FR3068783A1 - DEVICE FOR REAL-TIME MONITORING OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF A STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de surveillance en temps réel de caractéristiques mécaniques d'une structure, le dispositif comprenant un boîtier (2) destiné à être solidarisé à ladite structure, le boîtier comprenant : une unité de commande (3) du boîtier, au moins un capteur (4) de mouvement relié à l'unité de commande, le capteur étant apte à générer des signaux exploitables par l'unité de commande afin d'en déduire au moins une rotation du boîtier dans l'espace, - au moins un moyen de communication avec un environnement extérieur au boîtier, le moyen de communication étant relié à l'unité de commande de sorte que l'unité de commande contrôle le moyen de communication à partir d'informations reçues du capteur pour avertir l'extérieur desdites informations fournies par le capteur.The invention relates to a device for real-time monitoring of the mechanical characteristics of a structure, the device comprising a housing (2) intended to be secured to said structure, the housing comprising: a control unit (3) of the housing, at least one motion sensor (4) connected to the control unit, the sensor being able to generate signals that can be used by the control unit in order to deduce at least one rotation of the housing in the space, - at least means for communicating with an environment external to the housing, the communication means being connected to the control unit so that the control unit controls the communication means from information received from the sensor to warn the outside of said information provided by the sensor.
Description
L'invention concerne un dispositif de surveillance en temps réel de caractéristiques mécaniques d'une structure.The invention relates to a device for real-time monitoring of mechanical characteristics of a structure.
L'invention concerne également un dispositif de surveillance d'une structure pouvant être exposée à des 5 sollicitations dynamiques typiquement,. bien que non exclusivement, vibratoires et/ou sismiques et/ou dues aux éléments météorologiques (vent, soleil, pluie...) .The invention also relates to a device for monitoring a structure which can be exposed to typically dynamic stresses. although not exclusively, vibratory and / or seismic and / or due to meteorological elements (wind, sun, rain ...).
L'invention pourra avoir de multiples applications et notamment, sans que les exemples qui suivent soient 10 limitatifs, permettre d'établir un diagnostic sur la santé de la structuré ; d'étudier son évolution dans le temps ; d'étudier un viéillissémënt et/ou une fatigue de la structure comme une fatigue de type oligocyclique (en présence ou non de défauts structuraux dans la matière- de 15 la structure comme des fissures débouchantes ou non) ;The invention could have multiple applications and in particular, without the examples which follow being limiting, making it possible to establish a diagnosis on the health of the structured; to study its evolution over time; to study aging and / or fatigue of the structure such as oligocyclic type fatigue (whether or not there are structural defects in the material of the structure such as through cracks or not);
d'éduquer des populations ; de vérifier si les calculs théoriques de la réponse du bâtiment à des sollicitations' dynamiques sont réalistes (en effet les lois de la mécanique sont souvent basées sur une relation contrainte/déformation alors que pour évaluer- un comportement il faut se baser sur une relation plus macroscopique de type effort/déplacement ; en outre il peut y avoir Une dérive vis-à-vis des valeurs initiales dans le temps du fait par exemple du vieillissement du bâtiment).to educate populations; to check if the theoretical calculations of the response of the building to dynamic stresses are realistic (indeed the laws of mechanics are often based on a stress / deformation relation whereas to evaluate a behavior it is necessary to be based on a more macroscopic effort / displacement type; in addition there may be a drift with respect to the initial values over time due for example to the aging of the building).
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE '1'INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
De nombreuses structures- sont' soumises à -des sollicitations dynamiques· de type vibrations de fréquences et d'intensités diverses. Oh peut ainsi' prendre l'exemple d'un pont, d'un mât de bateau ou encore· d'un bâtiment, d'un 30 réacteur 'nucléaire·, d'une pompe, d'un avion, d'un train, d'une usine industrielle ... Or à terme, ces vibrations peuvent fragiliser plus ou moins rapidement ou détruire la structure concernée. Ceci est· particulièrement préjudiciable pour dés structures à 'haut risque de type centrale nucléaire.Many structures are subject to dynamic stresses, such as vibrations of various frequencies and intensities. Oh can take the example of a bridge, a boat mast or even a building, a nuclear reactor, a pump, an airplane, a train , of an industrial factory ... But in the long term, these vibrations can weaken more or less quickly or destroy the structure concerned. This is · particularly detrimental for high risk structures of the nuclear power plant type.
QBUET DE L'INVENTIONQBUET OF THE INVENTION
Un but de 1'invention est de proposer un dispositif de surveillance d'une structure pouvant être soumise à une ou plusieurs sollicitations dynamiques.An object of the invention is to propose a device for monitoring a structure which can be subjected to one or more dynamic stresses.
BREVE DESCRIPTION DE L' INVENTIONBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
En vue de la réalisation de ce but,· on propose un dispositif· de surveillance en temps réel de caractéristiques^ mécaniques- d'une structure, le dispositif comprenant un boîtier destiné à être solidarisé à ladite structure, le boîtier comprenant :With a view to achieving this goal, · a device · for real-time monitoring of mechanical ^ characteristics of a structure is proposed, the device comprising a housing intended to be secured to said structure, the housing comprising:
- une unité de commande du boîtier, au moins- un capteur de mouvement relié- à l'unité de commande-, le capteur étant apte à générer des signaux exploitables par l'unité de commande afin d’en déduire au moins une rotation du boîtier dans-· l’espace,- a control unit of the housing, at least - a motion sensor connected to the control unit, the sensor being able to generate signals that can be used by the control unit in order to deduce at least one rotation of the housing in- · space,
- au moins un moyen de communication avec un environnement extérieur au boîtier, le moyen de communication étant relié à l'unité de commande de sorte que l'unité de commande contrôle le moyen de communication à partir d'informations reçues du capteur pour -avertir 25 l'extérieur desdites informations fournies par le capteur.- At least one means of communication with an environment external to the housing, the means of communication being connected to the control unit so that the control unit controls the means of communication from information received from the sensor to warn 25 outside of said information supplied by the sensor.
De la sorte, le dispositif peut être disposé au plus près de la structure à surveiller de manière que les informations issues du capteur permettent de très bien déterminer les mouvements auxquels est soumise la structure 30 tout en assurant que le ou les informations acquises puissent être transmises- à l'extérieur.In this way, the device can be arranged as close as possible to the structure to be monitored so that the information coming from the sensor makes it possible to very well determine the movements to which the structure 30 is subjected while ensuring that the acquired information or information can be transmitted. - outside.
L'invention permet ainsi d'estimer en temps réel les sollicitations dynamiques auxquelles la structure peut être soumise et d'en avertir l'extérieur.The invention thus makes it possible to estimate in real time the dynamic stresses to which the structure may be subjected and to warn the outside thereof.
Par « temps réel », on entend que le dispositif est dimensionné pour assurer un rafraichissement des informations fournies· par le capteur suffisamment régulier pour suivre lesdites sollicitations dynamiques et actionner en conséquence le moyen de communication. Typiquement,· si la structure peut être soumise· à phénomènes sismiques (par 10 exemple si elle est implantée dans une zone à risque sismique élevée), le· capteur aura une périodicité d'échantillonnage de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes tout au plus afin de pouvoir suivre ces phénomènes et l'unité de commande sera apte à actionner 15 selon au moins la même périodicité le moyen de communication en conséquence. En fonction dès sollicitations auxquelles une structure est soumise, la périodicité· d'échantillonnage pourra être modifiée· pour s'adapter à l'application visée).By "real time" is meant that the device is sized to ensure that the information supplied by the sensor is refreshed sufficiently regular to follow said dynamic stresses and actuate the means of communication accordingly. Typically, · if the structure can be subjected to · seismic phenomena (for example if it is located in an area with high seismic risk), the · sensor will have a sampling frequency of the order of a few tens of milliseconds at most. more in order to be able to follow these phenomena and the control unit will be able to actuate the communication means accordingly at least at the same periodicity. Depending on the stresses to which a structure is subject, the frequency of sampling (may be modified to adapt to the intended application).
Par << structure » on entend ici tout aussi bien un bâtiment (immeuble, maison, centrale nucléaire, usine ...) , qu'un équipement (une pompe ; une vanne ; un dispositif médical comme un scanner, un appareil IRM' ; un tableau électrique ; une bâche de stockage , qu'un ouvrage (pont, tunnel, puit, forage, fondation ...) , qu'un moyen de transport (bateau, voiture ...),· qu'un outillage (tuyauterié ...) ou encore qu'une maquette. La survéllXancë opérée par 1 ' invention: peut ainsi tout aussi 'bien être directe: (le boîtier étant agencé directement sur la structure à 30 Observer) qu'indirecte (le boîtier étant par exemple agencé dans le sol à proximité d'une structure et permettant de surveiller la structure à partir des mesures effectuées par le boîtier sur ledit sol).By "structure" is meant here just as well a building (building, house, nuclear power plant, factory ...), as equipment (a pump; a valve; a medical device such as a scanner, an MRI machine '; an electrical panel; a storage tarpaulin, a structure (bridge, tunnel, well, drilling, foundation ...), a means of transport (boat, car ...), · than a tool (piping ...) or even a model. The survéllXancë operated by the invention: can thus just as well be direct: (the housing being arranged directly on the structure to be observed) as indirect (the housing being for example arranged in the ground near a structure and making it possible to monitor the structure from measurements made by the housing on said ground).
De façon particulière, le capteur est en outre conformé pour générer des signaux exploitables· par l'unité de commande afin d'en déduire également au moins une translation du boîtier dans 1'espace.In particular, the sensor is further shaped to generate signals usable by the control unit in order to also deduce therefrom at least one translation of the housing in space.
De façon particulière, le boîtier comporte au moins un deuxième capteur.In particular, the housing includes at least one second sensor.
De façon particulière, le deuxième capteur est un capteur de température.In particular, the second sensor is a temperature sensor.
De façon particulière·, le moyen de communication est une alarme, l'unité de commande contrôlant, et notamment déclenchant., l'alarme, à partir d'inf ormations reçues du capteur.In particular, the means of communication is an alarm, the control unit controlling, and in particular triggering, the alarm, on the basis of information received from the sensor.
De façon particulière, l'alarme est agencée pour fonctionner selon différents niveaux.In particular, the alarm is arranged to operate at different levels.
De façon particulière, l'unité de commande contrôle 1'alarme pour qu'elle se déclenche lorsqu'un pic de mouvement du boîtier est déterminé selon au moins un des trois· axes) de: l'espace et/ou selon une moyenne sur lesdits trois axes.In particular, the control unit controls the alarm so that it is triggered when a movement peak of the case is determined along at least one of the three axes) of: space and / or according to an average over said three axes.
De façon particulière, le dispositif comporte au moins deux: boîtiers.In particular, the device comprises at least two: boxes.
De façon particulière, le dispositif comporte un calculateur central auquel sont reliés les- deux boîtiers.In particular, the device includes a central computer to which the two boxes are connected.
De façon particulière, le^ moyen de communication est un moyen de renseignement.In particular, the means of communication is a means of intelligence.
De façon particulière, le moyen de renseignement comporte une interface: de communication sans fil agencéeIn particular, the intelligence means includes an interface: wireless communication arranged
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif deOther characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of
1'invention.1'invention.
BREVE DESCRIPTION DES; DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF; DRAWINGS
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures annexées enjointes parmi lesquelles :The invention will be better understood in the light of the description which follows with reference to the appended appended figures among which:
la figure 1 illustre schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention, plusieurs boîtiers· du dispositif étant agencés sur Un bâtiment à plusieurs étages:, la figure 2 est une· vue schématique d'un des boîtiers du dispositif illustré à la figure 1, les figures 3a à 3d sont des graphes mettant en relief la manière dont le dispositif illustré à la figure 1 détermine les pics de mouvements, les figures 4 a à 4f sont des graphes mettant en relief la manière dont le dispositif déclenche les alarmes; une fois les pics de mouvements détectés.1 schematically illustrates a device according to a particular embodiment of the invention, several housings · the device being arranged on a multi-storey building:, Figure 2 is a schematic view of a · housings of the device shown in FIG. 1, FIGS. 3a to 3d are graphs highlighting the way in which the device illustrated in FIG. 1 determines the peaks of movement, FIGS. 4 a to 4f are graphs highlighting the way in which the device triggers the alarms; once motion peaks are detected.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
En référence aux 'figures 1 et 2, le dispositif de surveillance selon un mode de réalisation, particulier, généralement désigné par 1, est ici dédié à la surveillance d'un immeuble I à plusieurs étages. Cette application n'est bien entendu pas limitative et le dispositif 1 pourra être associé à tout autre type de structure comme un autre type de bâtiment, comme une maison, une structure à haut risque comme une centrale nucléaire, un moyen de transport, comme par. exemple tin aeronef , un bateau ... Oh pourra également associer le dispositif 1 à une maquetteReferring to 'Figures 1 and 2, the monitoring device according to a particular embodiment, generally designated by 1, is here dedicated to monitoring a building I with several floors. This application is of course not limiting and the device 1 could be associated with any other type of structure such as another type of building, such as a house, a high-risk structure such as a nuclear power plant, a means of transport, such as by . example tin aircraft, a boat ... Oh could also associate device 1 with a model
d'études de comportement d'une structure, de dimensionnement structurel ... ou encore dans un but pédagogique. De la; sorte;, le dispositif 1 permettra d'avertir tout type d'usagers (les habitants d'un bâtiment, les employés d'une usine ou d'une centrale nucléaire voire des autorités politiques telles que les maires d'une ville Ou d'une région ...) .studies of the behavior of a structure, structural sizing ... or even for educational purposes. Of the; sort ;, device 1 will warn all types of users (residents of a building, employees of a factory or nuclear power plant or even political authorities such as mayors of a city Or a region ...) .
De façon particulière, le dispositif 1 comporte ici plusieurs boîtiers 2. De préférence, chaque boîtier 2 est agencé à un étage différent de 1 'immeuble I. Préférentiellement, le dispositif 1 comporte autant de boîtiers 2 qu'il y ό d'étage (rez-de-chaussée inclus) de sorte qu'un premier boîtier 2 soit agencé au rez-dechaussée, un deuxième boîtier 2 soit agencé au premier étage, un troisième boîtier 2 soit agencé au deuxième étage ... et un N+l boîtier soit agencé au N et dernier étage.In particular, the device 1 here comprises several boxes 2. Preferably, each box 2 is arranged on a different floor from the building I. Preferably, the device 1 comprises as many boxes 2 as there are ό floors ( ground floor included) so that a first box 2 is arranged on the ground floor, a second box 2 is arranged on the first floor, a third box 2 is arranged on the second floor ... and a N + l box either arranged on the N and top floor.
Chaque boîtier 2 est ici agencé au niveau du plancher de l'étage associé. Cette application n'est bien entendu pas limitative et les boîtiers pourront être associés à d'autres éléments de l'immeuble^ que le plancher, les boîtiers pourront ainsi être agencés dans l'épaisseur des murs et/ou des; cloisons et/ou être agencés sur les murs (à l'intérieur; et/ou à l'extérieur du bâtiment) et/ou être agencés sur les plafonds; du bâtiment et/ou toute autre zone du bâtiment de préférence, bien que· non exclusivement, les zones les plus sensibles aux sollicitations dynamiques du bâtiment connues du concepteur du bâtiment. On pourra ainsi étudier différents modes de défaillances locaux· et ainsi mieux; étudier le comportement global du bâtiment.Each box 2 is here arranged at the floor of the associated floor. This application is of course not limiting and the boxes can be associated with other elements of the building ^ than the floor, the boxes can thus be arranged in the thickness of the walls and / or; partitions and / or be arranged on the walls (inside; and / or outside the building) and / or be arranged on the ceilings; of the building and / or any other area of the building preferably, although · not exclusively, the areas most sensitive to the dynamic stresses of the building known to the designer of the building. We will thus be able to study different local failure modes · and thus better; study the overall behavior of the building.
En variante ou en complément, les boîtiers pourront être agencés au niveau des· fondations du bâtiment ou bienAs a variant or in addition, the boxes may be arranged at the level of the building foundations or else
Ί insérés dans le sol à proximité du bâtiment. Par exemple, dans le cas où des boîtiers seront agencés à la fois sur le bâtiment et à la. fois au niveau des fondations du bâtiment,, il sera ainsi possible de comparer les informations 5 fournies par les différents boîtiers pour, par· exemple, estimer comment le bâtiment réagit aux mouvements qui lui sont imposés via le sol. L'agencement des boîtiers pourra ainsi permettre de mieux comprendre les interactions sol/structure au travers des fondations.Ί inserted in the ground near the building. For example, in the case where boxes will be arranged both on the building and at the. times at the level of the foundations of the building, it will thus be possible to compare the information 5 provided by the different boxes in order, for example, to estimate how the building reacts to the movements which are imposed on it via the ground. The arrangement of the boxes will thus allow a better understanding of the soil / structure interactions through the foundations.
Un seul boit 1er 2 va être à présent décrit, chaque boîtier 2 étant ici identique, la description qui suit s'applique également aux' différents autres boîtiers 2.A single box 1 2 will now be described, each box 2 being identical here, the following description also applies to the 'other other boxes 2.
Le boîtier 2 comprend tout d'abord des moyens de fixation· (non visibles: ici) à la: structure associée afin de 15 s'assurer que: les mouvements enregistrés par le boîtier 2 sont assimilables à ceux de la structure. Lesdits moyens sont ici des vis permettant de visser le boîtier 2 au plancher de l'étage associé.The housing 2 firstly comprises means of attachment · (not visible: here) to the: associated structure in order to ensure that: the movements recorded by the housing 2 are comparable to those of the structure. Said means are here screws for screwing the housing 2 to the floor of the associated stage.
Le boîtier 2 comprend en outre une unité de: commande 3 2.0 propre au boîtier 2 pour le contrôle dudit boîtier 2.The housing 2 further comprises a control unit 3 2.0 specific to the housing 2 for controlling said housing 2.
L'unité de commande 3 est par exemple un microcontrôleur qui comprend, entre autres: un micrologiciel (plus connu sous le nom anglais de Firrnware.The control unit 3 is for example a microcontroller which comprises, inter alia: firmware (better known by the English name of Firrnware.
Le boîtier 2 comporte en outre un capteur 4 de 25 mouvement: qui est relié à l'unité de commande 3, le capteur étant apte à générer des signaux exploitables par 1'unité de commande 3 afin d’en déduire les rotations: du boîtier 2 dans l'espace (c'est-à-dire selon les trois directions: de cet espace:) mais également ici les translations du boîtier 3Û 2 dans l'espace. Le capteur 4 es:t par exemple un gyroscope trois axes doublé d'un accéléromètre trois axes.The housing 2 further comprises a motion sensor 4: which is connected to the control unit 3, the sensor being able to generate signals which can be used by the control unit 3 in order to deduce the rotations therefrom: of the housing 2 in space (that is to say in the three directions: of this space :) but also here the translations of the housing 3Û 2 in space. The sensor 4 is: t for example a three-axis gyroscope coupled with a three-axis accelerometer.
Ledit capteur 4 est de type microsystème électromécanique (plus connu sous 1/acronyme anglais deSaid sensor 4 is of the electromechanical microsystem type (better known under 1 / English acronym of
MEMS pour Micro Electro-Mëchanical System) ce qui permet d'avoir un boîtier 2 de taille réduite. Il est ainsi aisé de positionner le boîtier 2 sur la structure visée.MEMS for Micro Electro-Mechanical System) which allows to have a box 2 of reduced size. It is thus easy to position the housing 2 on the targeted structure.
Le capteur 4 fonctionne en outre en temps réel.The sensor 4 also operates in real time.
Le capteur 4 transmet des informations à l'unité de commande 3 à intervalles très réguliers (ici inférieur ou égal à 10 millisecondes) permettant ainsi a l'unité de 10 commande 3 d'être informée' -en temps réel des mouvements que subit le capteur. En particulier, les phénomènes sismiques ont usuellemënt des fréquences comprises entre 0.1 et 40 'Hertz. Un rafraîchissement des données fournies par le capteur 4 à 10 millisecondes, soit 100 Hertz, permet donc 15 de suivre la réaction du bâtiment à ces phénomènes sismiques sans perte d/informations.The sensor 4 transmits information to the control unit 3 at very regular intervals (here less than or equal to 10 milliseconds) thus allowing the control unit 3 to be informed in real time of the movements undergone by the sensor. In particular, seismic phenomena usually have frequencies between 0.1 and 40 'Hertz. Refreshing the data supplied by the sensor 4 to 10 milliseconds, or 100 Hertz, therefore makes it possible to follow the reaction of the building to these seismic phenomena without loss of information.
Le capteur 4 est avantageusement conformé de sorte à ce que les- mesures acquises· soient directement codées en un signal numérique. On évite ainsi une· perte d' informations.The sensor 4 is advantageously shaped so that the acquired measurements are directly coded into a digital signal. This avoids loss of information.
Le boîtier 2 comprend également un premier moyen de cqmmünication avec un environnement extérieur au boîtier 2, le premier moyen de communication étant relié à l'unité de commande 3 de sorte que l'unité de commande 3 contrôle le moyen de communication à partir d'informations reçues du capteur 4. Le premier moyen de communication est ici ünë alarme 5 qui s'enclenche en cas de pic de mouvement du boîtier 2, pic détecté à partir des informations fournies par le capteur 4 (mouvement qui peut donc· être de rotation et/oü de translation)The housing 2 also includes a first communication means with an environment external to the housing 2, the first communication means being connected to the control unit 3 so that the control unit 3 controls the communication means from information received from the sensor 4. The first means of communication here is an alarm 5 which is triggered in the event of a peak in movement of the housing 2, a peak detected on the basis of the information provided by the sensor 4 (movement which can therefore be · of rotation and / or translation)
De façon particulière, le boîtier 2 est configuré de sorte que 1'alarme 5 se déclenche pour au moins un pic de mouvement (de rotation et/ou de translation) détecté selon l'un des trois axes de l'espace et/ou sur une· moyenne desdits trois axes.In particular, the housing 2 is configured so that the alarm 5 is triggered for at least one movement peak (of rotation and / or translation) detected along one of the three axes of space and / or on an average of said three axes.
L'alarme 5 est typiquement auditive. Selon une variante, en complément ou en remplacement, l'alarme 5 est visuelle, olfactive ... Par exemple l'alarme 5 comporte une lampe 6 agencée sur le boîtier 2 qui est éteinte en temps normal et qui s ' allume en cas de pic de mouvement détecté du boîtier 2.Alarm 5 is typically auditory. According to a variant, in addition or as a replacement, the alarm 5 is visual, olfactory, etc. For example, the alarm 5 comprises a lamp 6 arranged on the housing 2 which is normally extinguished and which lights up in the event of motion peak detected from housing 2.
Ainsi, par exemple en cas: de mouvements trop impartants du boîtier 2, et par là de l'immeuble, les personnes présentes dans 1'immeuble en sont directement et facilement averties^ par les /boîtiers 2 ce qui permet aux personnes· d'évacuer l'immeuble rapidement ou de se protéger par exemple en s'abritant sous un meuble.Thus, for example in the event of: movements that are too impartial of the housing 2, and thereby of the building, the people present in the building are directly and easily warned of it by the / housings 2 which allows people to evacuate the building quickly or protect yourself by sheltering under a piece of furniture, for example.
De préférence, le boîtier 2 est agencé de sorte que le niveau d'alarme soit différent en fonction de l'importance (amplitude et/ou fréquence) du pic de mouvement détecté par le boîtier 2. Typiquement, le boîtier 3 comporte trois niveaux d'alarmes :Preferably, the housing 2 is arranged so that the alarm level is different depending on the importance (amplitude and / or frequency) of the motion peak detected by the housing 2. Typically, the housing 3 has three levels d alarms:
au premier niveau d'alarme, pour des pics de mouvements/ peu rapprochés et/ou peu importants, l'unité de commande 3 contrôle le premier moyen de communication pour que la lampe 6/ s ' éclaire en j aune, au deuxième niveau d'alarme, pour des pics de mouvements rapprochés et/ou importants, 1'unité/ de commande 3 contrôle le premier moyen de communication pour- que la lampe 6 s'éclaire en orange, au troisième niveau d'alarme, pour des pics de mouvements: très rapprochés et/ou très importants, l'unité de commande 3 contrôle le premier moyen de communication pour que la lampe 6 s'éclaire en rouge.at the first alarm level, for peaks of movement / not very close and / or unimportant, the control unit 3 controls the first means of communication so that the lamp 6 / lights up in yellow, at the second level d alarm, for close and / or large movement peaks, the control unit 3 controls the first means of communication so that the lamp 6 lights up in orange, at the third alarm level, for peaks of movements: very close together and / or very important, the control unit 3 controls the first means of communication so that the lamp 6 lights up in red.
Ainsi en fonction de la gravité des mouvements auxquels la structure -est soumise, le boîtier 2: alerte de 5 manière différente l'utilisateur qui peut ainsi lui-même appliquer différentes· procédures d'évacuation réfléchies en interne. Par exemple la lampe 6 est associée à des diodes électroluminescentes de couleurs différentes et/ou le boit 1er 2 comprend trois lampes différentes·.Thus, depending on the gravity of the movements to which the structure is subjected, the housing 2: alerts the user in a different manner, which can thus apply different · evacuation procedures reflected internally. For example, the lamp 6 is associated with light-emitting diodes of different colors and / or the box 1 2 comprises three different lamps.
pans· le cas présent·, le boîtier 2 comporte Une seule lampe 6 (pouvant s'éclairer selon t rois couleurs différentes grâce à trois diodes électroluminescentes associées) et l'unité de commande 3 contrôle ladite lampe 6 de sorte que la lampe 6 soit éclairée selon le niveau d'alarme le plus important calculé (étant entendu qu'il peut y avoir plusieurs alarmes détectées' sur chacun des trois axes et sur la moyenne des trois: axes que ce soit en rotation ou en translation soit huit critères en tout ici, six: axes et deux moyennes). On couple ainsi une même lampesides · in this case ·, the housing 2 has a single lamp 6 (which can be lit in three different colors thanks to three associated light-emitting diodes) and the control unit 3 controls said lamp 6 so that the lamp 6 is illuminated according to the most important alarm level calculated (it being understood that there can be several detected alarms' on each of the three axes and on the average of the three: axes whether in rotation or in translation or eight criteria in all here, six: axes and two averages). We thus couple the same lamp
6 à huit critères: d'alarme différents:.6 to eight criteria: different alarm :.
On note ainsi que le boîtier 2 fonctionne de manière totalement autonome. Les différentes étapes mesure-analyseavertissement sont mises en œuvre directement au sein du boîtier 2 qui peut donc fonctionner seul.It is thus noted that the box 2 operates completely autonomously. The different measurement-analysis-warning steps are implemented directly within the housing 2 which can therefore operate on its own.
De façon préférée, le boîtier 2 comporte en outre des moyens d'alimentation 7 du: boîtier 2 et de ses différents: éléments: (dont entre: autres 1 ' unité de commande :3:, le capteur 4 et l'alarme 5). Par exemple le boîtier 2 comporte une pile et/ou: une: batterie et/ou un panneau solaire ...Preferably, the box 2 further comprises supply means 7 for the: box 2 and its various: elements: (including, among others: the control unit: 3:, the sensor 4 and the alarm 5) . For example, the box 2 includes a battery and / or: a: battery and / or a solar panel ...
Ceci permet d'améliorer l'autonomie du boîtier 2.This improves the autonomy of the housing 2.
Le boîtier 2 est particulièrement bien adapté à la mesure de vibrations de type séisme du fait qu'il comporte un capteur A pour la. détermination dans 1'espace· d'au moins une rotation du boîtier 2, ces vibrations comportant 5 généralement· des composantes de type· torsion qui génèrent dés contraintes mécaniques pouvant être très destructrices de type cisaillement transverse.The housing 2 is particularly well suited to measuring earthquake-type vibrations because it includes a sensor A for the. determination in space · of at least one rotation of the housing 2, these vibrations generally comprising · components of the · torsion type which generate mechanical stresses which can be very destructive of the transverse shear type.
De plus, le même capteur 4 mesure les différentes composantes du mouvement du boîtier ce qui rend la mesure 10 de ces différentes composantes très bien synchronisée. Cela rend le boîtier 2: particulièrement bien adapté à la mesuré de vibrations de type séisme.In addition, the same sensor 4 measures the different components of the movement of the case, which makes the measurement 10 of these different components very well synchronized. This makes the housing 2 : particularly well suited to the measurement of earthquake-type vibrations.
En outre le boîtier 2 fonctionné ici en temps réel de par son· autonomie.In addition, the box 2 operates here in real time due to its autonomy.
L'alarme 5 af fichée sur le boîtier· 2 s'avère donc en lien direct avec les mouvements subis par le boîtier 2.The alarm 5 af on the box · 2 therefore proves to be directly linked to the movements undergone by the box 2.
De façon avantageuse, le boîtier 2 s'avère particulièrement compact. Le boîtier 2 mesure typiquement entre 5 et 7 centimètres· de longueur par entre 2 et 4 20 centimètres de largeur.Advantageously, the housing 2 proves to be particularly compact. The housing 2 typically measures between 5 and 7 centimeters in length by between 2 and 4 20 centimeters in width.
On propose donc; un boîtier 2 compact et efficace pour prévenir les usagers d'un risque.We therefore propose; a compact and efficient box 2 to warn users of a risk.
Selon un mode de réalisation particulier, le boîtier 2 comprend également un deuxième moyen de communication 25 avec l'environnement extérieur au boîtier 2, le deuxième moyen de communication étant relié à l'unité de commande· 3 de sorte que l'unité de commande 3 contrôle le deuxième moyen de communication à partir d'informations reçues du capteur 4.According to a particular embodiment, the housing 2 also comprises a second means of communication 25 with the environment external to the housing 2, the second communication means being connected to the control unit · 3 so that the control unit 3 controls the second means of communication from information received from the sensor 4.
Le deuxième moyen de communication est ici un moyen de renseignement. Le deuxième· moyen de communication comporte de préférence une interface de communication sans fil 8 (par exemple de type Wifi ou Bluetooth) avec un calculateur central 9 distant du dispositif 1 qui sera décrit ci-après.The second means of communication here is a means of intelligence. The second communication means preferably comprises a wireless communication interface 8 (for example of the Wifi or Bluetooth type) with a central computer 9 remote from the device 1 which will be described below.
De la sorte, le boîtier 2 communique en temps réel avec le calculateur central 9.In this way, the box 2 communicates in real time with the central computer 9.
De préférence, le boîtier 2 comporte au moins un autre capteur.Preferably, the housing 2 includes at least one other sensor.
Le boîtier 2 comporte ainsi ici un capteur de température 10 qui est relié à l'unité de commande 3.The box 2 thus here comprises a temperature sensor 10 which is connected to the control unit 3.
Ainsi, le capteur de température 10 communique de manière régulière· à l'unité de commande 3 une information de la température dans le boîtier 2 (température à laquelle est donc soumis le capteur 4) ce qui permet à l'unité de commande 3 de tenir compte de cette température pour re15 calibrer le boîtier 2 et notamment les informations reçues par le capteur 4. On peut ainsi s'assurer du bon étalonnage du boîtier 2 dans le temps·. En variante le capteur de température 10 est intégré au capteur 4.Thus, the temperature sensor 10 regularly communicates · to the control unit 3 information on the temperature in the housing 2 (temperature to which the sensor 4 is therefore subjected), which allows the control unit 3 to take this temperature into account to re-calibrate the housing 2 and in particular the information received by the sensor 4. This can thus ensure that the housing 2 is properly calibrated over time. As a variant, the temperature sensor 10 is integrated into the sensor 4.
Le boîtier 2 s'avère ainsi particulièrement autonome.The housing 2 thus proves to be particularly autonomous.
Une mise· en œuvre du boîtier 2 va être à présent décrite.An implementation of the housing 2 will now be described.
Pour chacun des axes X, ï et Z, le boîtier 2 va déterminer un pic- de mouvement.For each of the axes X, ï and Z, the housing 2 will determine a peak of movement.
Dans le cas présent, l'alarme est déclenchée· non pas au vue· des mesures directement acquises par le capteur 4 mais par un delta desdites mesures sur des intervalles de temps donnés comme nous allons le voir. Il y a donc détection du pic· de mouvement du boîtier 2; par travail sur les données fournies par le capteur 4 mais non détection directe du pic- de mouvement au niveau du capteur 4.In the present case, the alarm is triggered · not in view · of the measurements directly acquired by the sensor 4 but by a delta of said measurements over given time intervals as we will see. There is therefore detection of the motion · peak of the housing 2; by working on the data provided by the sensor 4 but not direct detection of the peak of movement at the level of the sensor 4.
On va à présent décrire comment une telle détection d'une translation selon l'axe X est déterminée, la détermination qui suit s'appliquant aussi aux deux autres· axes Y et Z et à la détection d'une rotation selon ces trois axe-s (soit pour six critères sur huit) .We will now describe how such a detection of a translation along the X axis is determined, the following determination also applying to the other two · axes Y and Z and to the detection of a rotation along these three axes- s (for six out of eight criteria).
Tout d'abord, le capteur 4 acquiert ('entre autres·) l'accélération linéaire du boîtier 2 selon une première direction X (mais également les accélérations linéaires sur les; deux· autres axes Y et Z et les; accélérations; angulaires 10 sur les trois; axes X, Y et Z, accélérations utilisées pour la détection des autres pics de mouvements comme indiqué ci-dessus) . Cette- acquisition est illustrée; par le graphe 3a, le temps compris entre deux lignes verticales· en pointillés étant ici un intervalle de temps de 1 'ordre de 15 dix millisecondes correspondant à; l'intervalle entre· chaque nouvelle mesure transmise par le capteur 4.First of all, the sensor 4 acquires ('among others ·) the linear acceleration of the housing 2 in a first direction X (but also the linear accelerations on the; two other axes Y and Z and the; angular accelerations 10 on the three; axes X, Y and Z, accelerations used for the detection of other peaks of movement as indicated above). This acquisition is illustrated; by graph 3a, the time between two vertical lines · in dotted lines here being a time interval of the order of 15 ten milliseconds corresponding to; the interval between · each new measurement transmitted by the sensor 4.
De préférence;, cette accélération linéaire axe X mesurée· est; ensuite· filtrée (soit au niveau du capteur 4 soit au niveau de l'unité de commande 3) : à cet effet pour un intervalle; de temps t donné, la valeur de l' accélération linéaire axe X filtrée·; correspondant est considérée· comme étant· la moyenne de 1'accélération linéaire axe X mesurée sur l'intervalle de temps t-1 et l'intervalle de temps t. L'accélération linéaire axe X filtrée est représentée à la 25 figure 3b.Preferably ;, this measured linear X-axis acceleration · is; then · filtered (either at the sensor 4 or at the control unit 3): for this purpose for an interval; given time t, the value of the filtered X axis linear acceleration ·; corresponding is considered to be · the average of the linear acceleration X axis measured over the time interval t-1 and the time interval t. The filtered linear X-axis acceleration is shown in Figure 3b.
L'unité de commande 3 détermine alors la valeur maximale et la valeur minimale de 1 'accélération linéaire axe X filtrée sur une fenêtre de temps donnée comme illustré a la figure 3c. Ladite fenêtre est typiquement 30; comprise entre· 5; et 15 intervalles de temps et est ici de 10 intervalles. De préf érence , cet- intervalle -est modifiable par un utilisateur au niveau du calculateur central 9.The control unit 3 then determines the maximum value and the minimum value of the linear acceleration X axis filtered over a given time window as illustrated in FIG. 3c. Said window is typically 30; between · 5; and 15 time intervals and here is 10 intervals. Preferably, this interval can be modified by a user at the level of the central computer 9.
Puis, pour chaque fenêtre, l'unité de commande 3 compare la différence entre la valeur maximale et la Valeur minimale de T'accélération linéaire axe X (filtrée. Si cette différence dépasse^ une valeur seuil prédéterminée (et modifiable par un utilisateur via: le calculateur central 9) alors l'unité de commande 3 détecte un pic de mouvement axe X sur la fenêtre donnée. Comme visible à la figure 3d, chaque fenêtre acquiert ainsi la valeur 1 en cas de détection d'un pic ou la valeur 0 dans le cas contraire;.Then, for each window, the control unit 3 compares the difference between the maximum value and the minimum value of the linear acceleration X axis (filtered. If this difference exceeds a predetermined threshold value (and modifiable by a user via: the central computer 9) then the control unit 3 detects a motion peak on the X axis on the given window. As visible in FIG. 3d, each window thus acquires the value 1 if a peak is detected or the value 0 otherwise;.
Avec ce type de détermination, l'unité de commande 3 va contrôler 1'alarme 5.With this type of determination, the control unit 3 will control the alarm 5.
A cet effet, comme visible à la figure 4a, l'unité de commande 3 acquiert sur une succession de fenêtres la valeur 0 ou 1 selon la détection ou non d'un pic de mouvement axe X.To this end, as visible in FIG. 4a, the control unit 3 acquires on a succession of windows the value 0 or 1 depending on whether or not an X-axis movement peak is detected.
L'unité de commande 3 détermine alors le nombre de fois où un pic a été déterminé dans une fenêtre dite 20 << glissante ». Ladite fenêtre: glissante: est typiquement comprise: entre: 3 et 8 fenêtres) et est ici de 6 intervalles.The control unit 3 then determines the number of times a peak has been determined in a so-called "sliding" window. Said window: sliding: is typically comprised: between: 3 and 8 windows) and is here 6 intervals.
La fenêtre glissante est donc) ici de 600 millisecondes, une fenêtre glissante considérant six fenêtres: et chaque fenêtre considérant dix intervalles de 10 millisecondes: 25 chacun.The sliding window is therefore here 600 milliseconds, a sliding window considering six windows: and each window considering ten intervals of 10 milliseconds: 25 each.
A cet effet, pour une fenêtre glissante t, l'unité de commande 3 additionne le nombre de valeur 1 des fenêtres t5 à t:. De préférence:, la valeur de cette fenêtre glissante: est modifiable par un utilisateur) au niveau du calculateur 30 central 9). La figure 4b illustré: la valeur calculée pour chaque fenêtre glissante (valeur qui est donc comprise ici entre 0 et 6).For this purpose, for a sliding window t, the control unit 3 adds the number of value 1 of the windows t5 to t :. Preferably :, the value of this sliding window: can be modified by a user) at the level of the central computer 9). Figure 4b illustrated: the value calculated for each sliding window (value which is therefore included here between 0 and 6).
Puis comme visible à la ligure 4c, l'unité de commande calcule le pourcentage de temps· sur une fenêtre glissante donnée au cours de laquelle un pic de mouvement a été atteint. Pour cela, l'unité de commande 3 divise la valeur obtenue à 1'étape précédente par le nombre de 'fenêtres compris dans la fenêtre glissante.Then, as shown in Figure 4c, the control unit calculates the percentage of time · on a given sliding window during which a peak of movement has been reached. For this, the control unit 3 divides the value obtained in the previous step by the number of windows included in the sliding window.
L'unité de commande 3 détermine alors comme visible 10 aux figures 4d, 4e, 4f si respectivement le premier seuil d'alarme, le deuxième seuil d'alarme ou le troisième seuil d'alarme est atteint. Typiquement, si le pourcentage déterminé à l'étape précédente: dépasse un premier seuil, de 20%, l'unité de commande: 3 considère que le premier niveau 15 d'alarme est dépassé et commande 1' alarme en conséquence:.The control unit 3 then determines as visible 10 in FIGS. 4d, 4e, 4f whether the first alarm threshold, the second alarm threshold or the third alarm threshold respectively is reached. Typically, if the percentage determined in the previous step: exceeds a first threshold, by 20%, the control unit: 3 considers that the first alarm level is exceeded and controls the alarm accordingly :.
Si le pourcentage: déterminé à l'étape précédente· dépasse· un deuxième seuil de 50%, l'unité de commande 3 considère que le deuxième niveau d'alarme est dépassé et commande l'alarme en conséquence. Si le pourcentage déterminé à 20 l'étape précédent é dépasse un troisième seuil de 80%., l'unité de commande 3 considère que le troisième niveau d'alarme est dépassé: et commande l'alarme en conséquence.If the percentage: determined in the previous step · exceeds · a second threshold of 50%, the control unit 3 considers that the second alarm level has been exceeded and controls the alarm accordingly. If the percentage determined in the previous step é exceeds a third threshold of 80%, the control unit 3 considers that the third alarm level has been exceeded: and controls the alarm accordingly.
Les trois niveaux de seuil sont ici paramétrables par l'utilisateur via le calculateur central 9.The three threshold levels are here configurable by the user via the central computer 9.
Selon un mode de réalisation préféré, en plus du contrôle de l'alarme 5 en fonction des pics calculés: selon les trois axes X, Y et Z pour la rotation et la translation, l'unité de commande: 3 contrôle également l'alarme en fonction d'une première moyenne quadratique de 30 la valeur des: pics de rotation sur ces trois axes et d'une deuxième moyenne quadratique de la valeur des- pics de translation sur ces trois axes.According to a preferred embodiment, in addition to controlling the alarm 5 as a function of the calculated peaks: along the three axes X, Y and Z for rotation and translation, the control unit: 3 also controls the alarm as a function of a first quadratic mean of the value of the peaks of rotation on these three axes and of a second quadratic mean of the value of the peaks of translation on these three axes.
L'unité de commande 3 calcule ainsi le pourcentage de temps sur une fenêtre glissante donnée au cours de laquelle un pic· de mouvement a été détecté selon la formule :The control unit 3 thus calculates the percentage of time on a given sliding window during which a motion peak has been detected according to the formula:
J(Vx2 + Vy2 + Vz2)J (Vx 2 + Vy 2 + Vz 2 )
Pourcentage — 100 *Percentage - 100 *
7(Tx2 + Ty2+Tz2) ou Vx, Vy et Vz sont les valeurs du nombre de pics détectés sur une fenêtre glissante respectivement sur 1'axe 10 X, l'âxe Y et l'axe Z., en rotation ou en translation selon que l'on calcule la première moyenne ou la deuxième moyenne quadratique, (soit ici un nombre compris entre 0 et 6 comme affichée à la figure 4 c), et7 (Tx 2 + Ty 2 + Tz 2 ) or Vx, Vy and Vz are the values of the number of peaks detected on a sliding window respectively on the 10 X axis, the Y axis and the Z axis, in rotation or in translation depending on whether the first average or the second quadratic average is calculated (here is a number between 0 and 6 as displayed in FIG. 4 c), and
Tx, Ty, Tz sont les valeurs du nombre de fenêtres 15 comprises dans une fenêtre· glissante respectivement sur l'axe X, l'axe Y et l'axe Z (soit ici égal a 6).Tx, Ty, Tz are the values of the number of windows 15 included in a sliding window · respectively on the X axis, the Y axis and the Z axis (ie here equal to 6).
pourcentage· est ensuite Comparé aux- différents niveaux dé seuil (ici 20, 50 et 80% tous identiques pour les trois axes en rotation et en translation et pour les 20 deux moyennes; quadratiques) et déclenche l'alarme et ses différents niveaux en conséquence.percentage · is then compared to the different threshold levels (here 20, 50 and 80% all identical for the three axes in rotation and in translation and for the two averages; quadratic) and triggers the alarm and its different levels accordingly .
Si différents seuils sont atteints sur l'un des trois axes en rotation et en translation et sur les moyennes: quadratiques correspondantes alors· l'unité de commande: 3 contrôle l'alarme pour que celle-ci passe en niveau d'alarme le plus:If different thresholds are reached on one of the three axes in rotation and in translation and on the averages: corresponding quadratic then · the control unit: 3 controls the alarm so that it switches to the most alarm level :
élevé détecté sur les trois axes en rotation et en translation et les deux moyennes quadratiques.high detected on the three axes in rotation and in translation and the two quadratic averages.
On permet ainsi une surveillance en temps réel de la structure ce qui permet, de très· bien étudier la structure concernée et de mieux comprendre· son comportement dans beaucoup de situations (vent, tornade, tempêté, séisme· ..„)· .This allows real-time monitoring of the structure which makes it possible to very well study the structure concerned and to better understand its behavior in many situations (wind, tornado, stormy, earthquake · .. „) ·.
En particulier en cas de séisme, les ondes peuvent être très rapprochées : le boîtier 2 permet toutefois de bien surveiller le passage- de ces ondes grâce à son travail en temps réel.In particular in the event of an earthquake, the waves can be very close together: the box 2 nevertheless allows good monitoring of the passage- of these waves thanks to its work in real time.
Par ailleurs, le boîtier 2 permet également dé 10 surveiller la structure' qu'elle soit tout aussi bien soumise à des efforts ponctuels qu'à des; vibrations de fréquences et d'amplitudes diverses et ainsi de surveiller sa fatigue· notamment oligocyclique ou encore son v i é i 1 lis sèment;.Furthermore, the housing 2 also makes it possible to monitor the structure, whether it is subjected to punctual forces as well as to; vibrations of various frequencies and amplitudes and thus monitor his fatigue · in particular oligocyclic or even his v i é i 1 sém ;.
Encore une fois le boîtier 2 est tout à fait autonome.Again the housing 2 is completely autonomous.
La mesure en local et en temps réel au niveau du boîtier -permet typiquement de pouvoir caractériser' à quel point la structure est endommagée par les sollicitations subies afin d'anticiper un risque ultérieur d'effondrement 20 de la structure et de prendre les mesures qui s'imposent en conséquence..Measuring locally and in real time at the level of the housing typically allows one to be able to characterize the extent to which the structure is damaged by the stresses undergone in order to anticipate a subsequent risk of collapse of the structure and to take the measures which impose themselves accordingly ..
Toutefois de préférence, le dispositif 1 comporte uncalculateur; central 9 (précédemment évoqué) qui est relié aux différents boîtiers 2.Preferably, however, the device 1 comprises a computer; central 9 (previously mentioned) which is connected to the various boxes 2.
Le calculateur central 9 reçoit, ainsi en temps réel des données de la part de l'unité de commande 3 de chaque boîtier 2 (ici à la même périodicité que le capteur de chaque boîtier 2 transmet les informations à l'unité· de commande 3) . Le calculat eur central 9 reçoit les informations dès différents boîtiers 2 par 1'intermédiaire des' interfaces correspondantes des différents boîtiers 2 ce qui permet au calculateur central 9 de traiter ces données de manière ordonnée et synchronisée.The central computer 9 thus receives data in real time from the control unit 3 of each box 2 (here at the same frequency as the sensor of each box 2 transmits the information to the control unit 3 ). The central computer 9 receives the information from different boxes 2 via the 'corresponding interfaces of the different boxes 2 which allows the central computer 9 to process this data in an orderly and synchronized manner.
De préférence, le calculateut central 9 est agencé pour pouvoir interroger à tout moment les différents boîtiers.Preferably, the central computer 9 is arranged to be able to interrogate the various boxes at any time.
En outre, le dispositif 1 est agencé de sorte que le calculateur central 9 permette de configurer à distance les différents boîtiers 2 comme par exemple r gérer les différents seuils de déclenchement désIn addition, the device 1 is arranged so that the central computer 9 makes it possible to configure the different boxes 2 remotely, such as for example managing the different triggering thresholds.
1.0 différents niveaux d'alarme, gérer le type d'alarmë (comme la couleur associée à chaque· seuil d'alarme), gérer· les paramètres de la formule employée par l'unité de commande 3 pour détecter si un seuil est dépassé 15 ou non (par exemple la longueur d'une fenêtre de calcul)1.0 different alarm levels, manage the type of alarm (such as the color associated with each alarm threshold), manage the parameters of the formula used by control unit 3 to detect if a threshold is exceeded 15 or not (for example the length of a calculation window)
Le calculateur centra·! 9 permet donc une calibration de chaque boîtier 2.The central computer! 9 therefore allows a calibration of each box 2.
Selon une mise en œuvre préférée, le calculateur centra.! 9 utilise les informa tiens fournies par le N+l boîtier et le premier boîtier 2 pour étudier les mouvements de torsion subis par le bâtiment et en déduire la fonction de transfert du bâtiment.According to a preferred implementation, the central computer.! 9 uses the information provided by the N + 1 unit and the first unit 2 to study the torsional movements undergone by the building and to deduce the transfer function of the building.
Ceci peut par exemple être déterminé lors de petitsThis can for example be determined during small
5 mouvements du bâtiment (hors séisme) ce qui. permet de confirmer une fonction de transfert théorique· du bâtiment et pouvoir ainsi prédire de manière plus sûre le comportement dü bâtiment lors de sollicitations futures, séismes) inclus .5 building movements (excluding earthquake) which. allows to confirm a theoretical transfer function · of the building and thus to be able to predict in a more reliable way the behavior of the building during future stresses, earthquakes) included.
Le calculateur central 9 peut également utiliser les différentes données fournies par les boîtiers 2 pour évaluer en temps réel les conséquences (notamment en terme de fragilisation de la structure) liées aux mouvements subis par les boîtiers 2 (et par là par la Structure ellemême·) .The central computer 9 can also use the various data supplied by the boxes 2 to evaluate in real time the consequences (in particular in terms of weakening of the structure) linked to the movements undergone by the boxes 2 (and thereby by the structure itself) .
De la sorte, les- différents boîtiers 2 permettent be détecter· les mouvements de la structure et conjointement avec' le calculateur central 9 permettent de prévenir et d'anticiper les défaillances de la structure· en temps réel, d'établir la capacité de la structure.In this way, the different boxes 2 make it possible to detect · the movements of the structure and together with the central computer 9 make it possible to prevent and anticipate the failures of the structure · in real time, to establish the capacity of the structure.
Bien entendu 1 ’ invention n'est pas limitée au mode· dé réalisation décrit et on peut y apporter des- variantes sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiment described and it is possible to add variants without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
En particulier,· le dispositif pourra ne comporter qu'un seul boîtier. Si le dispositif comporte plusieurs boîtiers, ceux-ci pourront être agencés â un même niveau de la structure à étudier ('comme par exemple sur un même étage d' un immeuble ou à une même hauteur d' un mat d'un bateau) et/ou être agencés à des niveaux différents (comme par exemple être agencé à différents étage d'üri 'même immeuble ou à différentes· hauteurs d'un mât de bateau). On pourra agencer les boîtiers aux' endroits les plus fragiles structurellement parlant d'une structure. Ainsi, le dispositif pourra permettre d'alarmer l'environnement extérieur d'une rupture imminente de la structure (par exemple au vu de la variation brutale· de la fréquence propre de la structure qui est liée aux accélérations· subies par le boîtier). Le boîtier permettra typiquement de mesurer l'endommagement réel d'une structure ce qui permettra de mieux· prévenir sa possible défaillance future.In particular, · the device may have only one housing. If the device comprises several boxes, these can be arranged at the same level of the structure to be studied ('for example on the same floor of a building or at the same height of a mast of a boat) and / or be arranged at different levels (such as being arranged on different floors of the same building or at different heights of a boat mast). We can arrange the boxes in the most structurally fragile places of a structure. Thus, the device will make it possible to alarm the external environment of an imminent rupture of the structure (for example in view of the sudden variation · of the natural frequency of the structure which is linked to the accelerations · undergone by the housing). The box will typically allow to measure the real damage of a structure which will better prevent its possible future failure.
Bien qu'ici le boîtier soit vissé à la structure associée, le boîtier pourra bien entendu être: solidarisé différemment à la structure associée par exemple par collage, par encliquetage, à l'aide d'une ceinture, un 5 cerclage ...Although here the housing is screwed to the associated structure, the housing could of course be: secured differently to the associated structure for example by gluing, by snap-fastening, using a belt, a hooping ...
Le dispositif pourra comporter en alternative ou en complément, au moins: un boîtier non solidarisé à la structure associée maïs positionné dans ou sur le sol à proximité de ladite structure. Le boîtier pourra ainsi 10 servir â mesurer la réponse du sol à une hauteur donnée permettant de surveiller la structure positionnée à proximité:. On pourra également agencer différents boîtiers à un même endroit du sol mais â des hauteurs différentes •afin d'estimer les mouvements subis par le sol couche par 15 couche.The device may include, as an alternative or in addition, at least: a housing which is not secured to the associated corn structure positioned in or on the ground near said structure. The housing can thus be used to measure the response of the ground at a given height making it possible to monitor the structure positioned nearby :. It is also possible to arrange different boxes at the same place on the ground but at different heights in order to estimate the movements undergone by the floor layer by layer.
Le boîtier pourra ainsi être agencé au niveau des fondations d'un immeuble pour la surveillance: dudit immeuble et/ou le dispositif pourra comporter une ou plusieurs colonnes comprenant chacune un ou plusieurs b oî t i et s, col onne/ ( s ) insérées dans le sol comme une carotte de forage. De la même façon.., le boîtier pourra être agencé dans un puit ou un forage pour 1'étude dudit puit ou dudit forage ou d'une structure associée audit puit ou audit forage.The box can thus be arranged at the level of the foundations of a building for monitoring: said building and / or the device may include one or more columns, each comprising one or more boxes and columns, column (s) inserted in the ground like a drill core. In the same way, the housing may be arranged in a well or a borehole for the study of said well or of said borehole or of a structure associated with said well or said borehole.
Bien entendu bien qu'ici le boîtier comporte un capteur de mouvement et un capteur de température, le boîtier pourra comporter un nombre différent de capteurs. Par exemple le boîtier pourra comporter un seul capteur. Le boîtier pourra également comporter un premier capteur deOf course although here the housing includes a motion sensor and a temperature sensor, the housing may include a different number of sensors. For example, the box could include a single sensor. The box may also include a first sensor for
3Ό mouvement intégrant un gyroscope et un deuxième capteur de mouvement intégrant un accéléromètre trois axes. Le boîtier'3Ό movement integrating a gyroscope and a second movement sensor integrating a three-axis accelerometer. The box'
2:1 pourra comporter d'autres capteurs comme par exemple un capteur de taux d'humidité, un capteur de pression, un altimètre (par exemple pour mesurer une hauteur à laquelle est agencée le capteur et ainsi faire rentrer en ligne de 5 compte l'altitude sur les mesures effectuées par le capteur) ... Le boîtier pourra également comporter un instrument de navigation comme par exemple une boussole, un récepteur GPS, un magnètomètre (par exemple pour posittonner et orienter le capteur lors- de son montage à la 10 structure vis-à-vis des mesures effectuées par le capteur ) , ...2: 1 may include other sensors such as a humidity sensor, a pressure sensor, an altimeter (for example to measure a height at which the sensor is arranged and thus bring in line 5 count l altitude on the measurements made by the sensor) ... The box may also include a navigation instrument such as a compass, a GPS receiver, a magnetometer (for example to position and orient the sensor when mounting it to the 10 structure vis-à-vis the measurements made by the sensor), ...
Le capteur de mouvement pourra être choisir pour permettre· de déterminer la rotation et la translation dans l'espace du boîtier de multiples façons par exemple par la 15 mesure de déplacements, de vitesses, d'accélérations ...The motion sensor can be chosen to allow · to determine the rotation and the translation in the space of the case in multiple ways for example by the measurement of displacements, speeds, accelerations ...
Par ailleurs, les différents boîtiers pourront communiquer’ entre eux pour échanger des données’·. On pourra autoriser cette communication via un calculateur central et/ou directement d' un boîtier à un autre par exemple par 20 wifi ou tout autre type de communication sans fil· ou filaire (le dispositif pouvant alors s'affranchir d'un calculateur central).In addition, the different boxes will be able to communicate with each other to exchange data. We can authorize this communication via a central computer and / or directly from one box to another, for example by 20 wifi or any other type of wireless · or wired communication (the device can then dispense with a central computer) .
Le dispositif pourra également être relié à un autre dispositif selon 1'invention par exemple par un calculateur 2:5 central commun aux· deux dispositifs. Ceci permettra d'étudier plusieurs structures simultanément. De préférence, les· deux dispositifs' travailleront alors de manière à communiquer en temps réel.The device could also be connected to another device according to the invention, for example by a central 2: 5 computer common to the two devices. This will allow several structures to be studied simultaneously. Preferably, the two devices will then work so as to communicate in real time.
On pourra ainsi par exemple en cas de séisme faire 30 circuler une information d'un dispositif à un autre pour une mise en place -d'un protocole de protection préventive rapide sur les différents sites.It will thus be possible, for example in the event of an earthquake, to circulate information from one device to another for the establishment of a rapid preventive protection protocol on the various sites.
Bien qui ici le premier moyen de communication soit une alarme visuelle à différentes couleurs, le premier moyen de 5 communication pourra- être différent. En variante ou en complément de La couleur, l'alarme pourra clignoter. En variante ou en complément, l'alarme pourra clignoter à des fréquences différentes selon le niveau d'alarme souhaité (de préférence le clignotement sera plus important à mesure 10 que le niveau d'alarme augmente). En variante ou en complément, l'alarme pourra être auditive et/ou olfactive.Although the first means of communication here is a visual alarm in different colors, the first means of communication may be different. As a variant or in addition to Color, the alarm may flash. As a variant or in addition, the alarm may flash at different frequencies depending on the desired alarm level (preferably the flashing will be greater as the alarm level increases). As a variant or in addition, the alarm may be auditory and / or olfactory.
On pourra dans tous les cas avoir une alarme â un seul niveau d'alarme aussi bien qu'une alarme à plusieurs niveaux d'alarme. Dans le ca;s d'une alarme sonore à 15 plusieurs niveaux d'alarme, un son différent pourra être émis aux différents niveaux et/oü le volume du son pourra être différent et/ou là fréquence d'émission du son pourra être différente.In any case, it will be possible to have an alarm with a single alarm level as well as an alarm with several alarm levels. In the case of an audible alarm with several alarm levels, a different sound may be emitted at the different levels and / or the volume of the sound may be different and / or the frequency of emission of the sound may be different .
On pourra déclencher l'alarme selon un ou plusieurs 20 critères basés sur les mesures du capteur du boîtier (par exemple lors de la détection d'un pic de transdation selon un axe donné et/ou un pic de rotation sur un axe- donnée et/ou un pic de rotation et/ou de translation selon une moyenne quadratique permettant de coupler les trois axes à 25 un même critère .....) . L'alarme pourra ainsi se déclencher pour un autre: nombre de critères que ce qui a été indiqué.The alarm can be triggered according to one or more criteria based on the measurements of the sensor of the box (for example when detecting a transduction peak along a given axis and / or a rotation peak on a given axis and / or a rotation and / or translation peak according to a quadratic mean allowing the three axes to be coupled to the same criterion .....). The alarm can thus be triggered for another: number of criteria than what has been indicated.
De préférence, on établira les critères au vu dessollicitations dynamiques auxquelles la structure est censée être soumise (par exemple si la structurë ne doit 30 subir que des mouvement Si dé rotation, lëis critères seront les pics de rotations suri les trois axes donnés et on pourra donc envisager de se passer de critères basés sur la translation du boîtier dans l'espace).Preferably, the criteria will be established in view of the dynamic stresses to which the structure is supposed to be subjected (for example if the structure must only undergo movements if rotated, these criteria will be the peaks of rotation on the three given axes and we can therefore consider doing without criteria based on the translation of the housing in space).
Si plusieurs; critères sont appliqués, l'alarme se déclenchera dès qu'un ou plusieurs seuils reliés à ces critères; sont dépassés;. On pourra également; déterminer si l'un ou plusieurs critères prennent le pas sur les autres notamment en cas de plusieurs niveaux d'alarmes.If several; criteria are applied, the alarm will be triggered as soon as one or more thresholds linked to these criteria; are exceeded; We can also; determine whether one or more criteria take precedence over the others, in particular in the event of several alarm levels.
Bien qu'ici on déclenche l'alarme a partir de la détermination de pics de mouvements calculés, on pourra de manière plus directe; déclencher l'alarme à partir de pics de mouvements; mesurés· directement pat le capteur (par exemple si la rotation enregistrée par le capteur dépasse un certain; seuil, on déclenchera alors l'alarme). La solution proposée dans le mode de réalisation décrit permet toutefois de déclencher l'alarme de manière plus fine.Although here we trigger the alarm from the determination of calculated motion peaks, we can do it more directly; trigger the alarm from peaks of movement; measured · directly by the sensor (for example if the rotation recorded by the sensor exceeds a certain; threshold, the alarm will then be triggered). The solution proposed in the embodiment described however makes it possible to trigger the alarm in a more detailed manner.
De même , bien qui ici on se base sur les accélératiôns angulaires et linéaires pour contrôler l'alarme, on pourra se baser sur d'autres grandeurs indicatives; du mouvement du boîtier comme par exemple les déplacements;, les vitesses....... On pourra se baser directement sur les mesures effectuées par le capteur ou alors se baser· sur des mesures travaillées à partir de celles effectuées par le capteur (par exemple on pourra intégrer les valeurs d'accélérations acquises par le capteur et se baser sur ces intégrations; pour contrôler le moyen de communication).Similarly, although here we use angular and linear accelerations to control the alarm, we can base ourselves on other indicative quantities; of the movement of the case such as displacements ;, the speeds ....... One can base oneself directly on the measurements carried out by the sensor or then be based · on measurements worked starting from those carried out by the sensor ( for example, the acceleration values acquired by the sensor can be integrated and based on these integrations; to control the means of communication).
L'alarme pourra ne pas avoir de niveaux. Néanmoins on préférera que 1'alarme possède plusieurs niveaux· afin de pouvoir indiquer la gravité; des mouvements auxquels la structure est; soumise. En effet, chaque structure a une limite dynamique différente qui peut s'exprimer en déplacement, vitesse ou accélération .... De la sorte, chaque;The alarm may not have levels. Nevertheless it is preferable that the alarm has several levels · in order to be able to indicate the severity; movements to which the structure is; submitted. Indeed, each structure has a different dynamic limit which can be expressed in displacement, speed or acceleration .... In this way, each;
structure possède un mode de défaillance spécifique.structure has a specific failure mode.
L'utilisation de niveaux d'alarmes permet ainsi d'assurer un suivi de l'étude et de l'évaluation de la fragilité de la structure·.The use of alarm levels thus makes it possible to ensure monitoring of the study and evaluation of the fragility of the structure.
Le premier moyen de communication pourra ne pas comporter d'alarme directement portée par le boîtier. De premier moyen de communication avertira alors l'extérieur d'un pic de mouvement par exemple en communiquant avec un calculateur centrai et/ou un autre élément de transmission 10 (site interne, téléphone portable, satellite ...) et/ou un organe de sécurité déporté (par exemple un disjoncteur, une porte coupe-feu, une pompe à eau, une vanné ...) pour commander une action audit organe de sécurité ... Un utilisateur pourra ainsi être averti d'un pic de mouvement 15 par la réception d'un sms, d' un mail ... soit directement par un boîtier, soit par le calculateur central, soit un serveur (faisant ou non partie du dispositif} ...The first means of communication may not include an alarm directly carried by the box. The first means of communication will then warn the outside of a movement peak, for example by communicating with a central computer and / or another transmission element 10 (internal site, mobile phone, satellite, etc.) and / or an organ. deported security system (for example a circuit breaker, a fire door, a water pump, a valve ...) to control an action on said security device ... A user can thus be warned of a movement peak 15 by receiving an sms, an email ... either directly by a box, or by the central computer, or a server (whether or not part of the device} ...
Le boîtier pourra ainsi comporter un ou. des ports USB, un ou des interfaces bluetooth, un ou des interfaces wifi, 20 une ou des interfaces internet, GSM ... comme moyen, de communication afin de transmettre· par exemple un sms, un mai 1 d'a 1 ér t e...The box may thus include an or. USB ports, bluetooth interface (s), wifi interface (s), 20 internet interface (s), GSM ... as a means of communication in order to transmit · for example an SMS, a May 1 to 1 er e ...
Bien qu'ici chaque boîtier puisse simultanément faire fonctionner ses différents moyens de communication, chaque 25 boîtier pourra ne faire fonctionner qu'un seul moyen de communication à la fois. De la sorte, le boîtier pourra ainsi fonctionner par exemple en mode alarme ou en mode fourniture de données.Although here each box can simultaneously operate its different means of communication, each box may operate only one means of communication at a time. In this way, the box can thus operate for example in alarm mode or in data supply mode.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20150323435A1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-12 | Steven Slupsky | Containment integrity sensor device |
| WO2016209909A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-29 | Mc10 Inc. | Method and system for structural health monitoring |
-
2017
- 2017-07-06 FR FR1756366A patent/FR3068783B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150323435A1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-12 | Steven Slupsky | Containment integrity sensor device |
| WO2016209909A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-29 | Mc10 Inc. | Method and system for structural health monitoring |
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| Publication number | Publication date |
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