FR3113122A1 - Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz - Google Patents
Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz Download PDFInfo
- Publication number
- FR3113122A1 FR3113122A1 FR2008177A FR2008177A FR3113122A1 FR 3113122 A1 FR3113122 A1 FR 3113122A1 FR 2008177 A FR2008177 A FR 2008177A FR 2008177 A FR2008177 A FR 2008177A FR 3113122 A1 FR3113122 A1 FR 3113122A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- gas
- flow
- leak
- spatial distribution
- camera
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/661—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/18—Supports or connecting means for meters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz
L’invention concerne un procédé et un système de quantification de débit de fuites de gaz comportant un dispositif de capture et de conditionnement de gaz (2) et un dispositif de traitement numérique associé. Le dispositif de capture et de conditionnement (2) comporte un module (5) de capture et de transport de gaz de fuite, dit premier gaz, connecté à un module (10) de conditionnement et de traitement, comportant une section d’entrée (12) comportant une entrée d’un deuxième gaz et un dispositif de conditionnement de flux (18) permettant de former un mélange formaté entre le premier gaz et le deuxième gaz, ainsi qu’une section d’observation (20) du mélange de gaz formaté. Le dispositif de traitement numérique comporte une caméra (24) positionnée au niveau de la section d’observation (20) pour acquérir des images successives du mélange de gaz formaté, ladite caméra comportant ou étant reliée à un processeur de calcul configuré pour quantifier le débit de premier gaz, la quantification de débit comprenant une analyse d’au moins deux images successives pour estimer une distribution spatiale d’une vitesse apparente dudit premier gaz.
Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un système et un procédé de quantification de débit de fuite de gaz.
L’invention trouve une application particulière dans la quantification de fuites de biogaz, par exemple sur les sites de méthanisation, en particulier de méthanisation agricole.
En effet, la méthanisation, qui consiste à fermenter des matières putrescibles en anaérobie, génère du biogaz, composé de méthane et de dioxyde de carbone, ainsi qu’un digestat qui peut être utilisé comme fertilisant. Le biogaz peut être transformé en chaleur, électricité ou carburant pour véhicules. La méthanisation s’est largement développée, pour permettre le recyclage de déchets putrescibles, en particulier produits dans l’agriculture, en énergie.
La surveillance des fuites de gaz, en particulier des fuites de biogaz sur les sites de méthanisation, est nécessaire pour maîtriser la pollution de l’air, et par conséquent pour réduire les risques d’impact environnemental des sites de méthanisation, et également pour limiter des pertes de production.
Des méthodes de caractérisation et de mesure des fuites de gaz ont été mises au point.
En particulier, des systèmes de caractérisation de panaches de gaz émis à l’extérieur ont été mis au point, sans toutefois permettre de déterminer un débit de fuite de gaz.
La demande de brevet WO2011/110443 décrit un dispositif de mesure, appliqué dans une installation de biogaz, permettant de déterminer une quantité de gaz à effet de serre circulant dans une canalisation. Ce dispositif comprend un analyseur de gaz, configuré pour déterminer une valeur mesurée représentant une fraction d’au moins un constituant gazeux, mais nécessite un débimètre pour estimer le débit de gaz.
L’invention a pour objectif de proposer un système fiable d’estimation de débit de fuite de gaz.
A cet effet, l’invention propose, selon un aspect, un système de quantification de débit de fuite de gaz comportant un dispositif de capture et de conditionnement de gaz et un dispositif de traitement numérique associé. Ce système est tel que :
-le dispositif de capture et de conditionnement comporte un module de capture et de transport de gaz de fuite, dit premier gaz, connecté à un module de conditionnement et de traitement comportant une section d’entrée comportant une entrée d’un deuxième gaz et un dispositif de conditionnement de flux permettant de former un mélange formaté entre le premier gaz et le deuxième gaz, et une section d’observation du mélange de gaz formaté ;
-et le dispositif de traitement numérique comporte une caméra positionnée au niveau de la section d’observation pour acquérir des images successives du mélange de gaz formaté, ladite caméra comportant ou étant reliée à un processeur de calcul configuré pour quantifier le débit de premier gaz, la quantification de débit comprenant une analyse d’au moins deux images successives pour estimer une distribution spatiale d’une vitesse apparente de gaz dudit premier gaz.
Avantageusement, le système de l’invention met en œuvre un dispositif de traitement numérique d’images, en particulier d’imagerie infrarouge, pour la détermination de débit de fuite de gaz à partir d’images observées. Avantageusement, le système de l’invention comporte un module de conditionnement de flux permettant de former un mélange de gaz, conditionné selon des caractéristiques de conditionnement choisies, permettant de faciliter la quantification de débit de fuite de gaz par traitement d’images.
Le système de quantification de débit de fuite de gaz selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables.
La caméra est une caméra infrarouge.
Le dispositif de capture et de conditionnement comporte en outre une section de sortie qui comporte un module d’extraction de flux de vitesse réglable, réalisant une poussée de flux.
La vitesse dudit module d’extraction est réglée de manière à être compatible avec une fréquence d’acquisition d’images de la caméra.
La section de sortie comporte en outre au moins une grille perforée et une mousse attenante, disposées perpendiculairement à une direction principale d’écoulement du flux.
La section d’observation est un boîtier, comportant un fond fixé sur une première paroi, la caméra étant adaptée à être fixée sur une deuxième paroi, en vis-à-vis de ladite première paroi.
Le module de capture et de transport de gaz de fuite est formé en matériau étanche à l’air ambiant.
Le dispositif de conditionnement de flux comporte une grille perforée avec des motifs en forme de nid d’abeille.
Le dispositif de conditionnement de flux comporte en outre un réseau d’au moins deux demi-barreaux creux.
Le processeur de calcul est configuré pour mettre en œuvre en outre une combinaison de la distribution spatiale de la vitesse apparente du premier gaz estimée avec une distribution spatiale de concentration-épaisseur dudit premier gaz pour obtenir une distribution spatiale de flux instantané.
La distribution spatiale de concentration-épaisseur est obtenue par une étape de calibration préalable, consistant à associer des valeurs d’intensité à des valeurs de concentration dudit premier gaz sur une épaisseur le long d’un trajet optique de visualisation.
Le processeur de calcul est configuré pour mettre en œuvre en outre une intégration dans l’espace des distributions spatiales de flux de gaz instantané selon un profil donné, pour calculer un débit volumique instantané de gaz de fuite.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de quantification de débit de fuite de gaz mis en œuvre dans un système de quantification de débit de fuites de gaz tel que brièvement décrit ci-dessus, comportant des étapes de :
-acquisition d’au moins deux images successives représentatives d’un mélange de gaz formaté, comportant un premier gaz de fuite et un deuxième gaz,
-estimation d’une distribution spatiale de la vitesse apparente dudit premier gaz par une méthode d’estimation de flot optique,
-combinaison de la distribution spatiale de la vitesse apparente de premier gaz estimée avec une distribution spatiale de concentration-épaisseur dudit premier gaz pour obtenir une distribution spatiale de flux instantané.
Selon une caractéristique, le procédé comporte en outre une intégration dans l’espace des distributions spatiales de flux de gaz instantané selon un profil donné, pour calculer un débit volumique instantané de gaz de fuite.
Selon une caractéristique particulière, la distribution spatiale de concentration-épaisseur est obtenue par une étape de calibration préalable, consistant à associer des valeurs d’intensité à des valeurs de concentration dudit premier gaz sur une épaisseur le long d’un trajet optique de visualisation.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement des éléments d’un système 1 de quantification de débit de fuite de gaz selon un mode de réalisation de l’invention, en particulier un dispositif de capture et de conditionnement de gaz 2.
Le dispositif 2 de capture et de conditionnement de gaz reçoit en entrée du gaz 4, par exemple issu d’une fuite de biogaz d’une installation de méthanisation. Par exemple, ce gaz de fuite capté est composé de méthane et de dioxyde de carbone.
Le dispositif 2 est adapté pour être disposé à proximité d’une installation de méthanisation qui n’est pas représentée sur la figure 1, par exemple comprise entre 1 et 50 mètres de l’installation, et de préférence entre 2 et 8 mètres.
Ce dispositif de capture et de conditionnement de gaz comporte un module 5 de capture et de transport, formé dans un mode de réalisation d’un soufflet 6, réalisé en un premier matériau étanche à l’air et souple, par exemple en matériau plastique souple, tel que le polyéthylène, et un conduit de transport 8, réalisé en un deuxième matériau étanche à l’air, par exemple en matériau plastique souple, par exemple également du polyéthylène. Dans un mode de réalisation, le deuxième matériau est identique au premier matériau.
Dans un mode de réalisation, le soufflet 6 est en forme de jupe (cloche ou conique), de diamètre qui se rétrécit au niveau de la connexion au conduit de transport. De préférence, le bord 7 de diamètre le plus large de la jupe 6 forme un boudin lesté en forme d’anneau, par exemple de type chambre à air remplie de sable. Ainsi, avantageusement, la jupe 6 permet de capoter la fuite en minimisant les prises d’air extérieures, entre le boudin 7 lesté et la surface sur laquelle il repose (non représentée sur la figure).
Le module 5 de capture et de transport de gaz est connecté à un module 10 de conditionnement et de traitement du gaz, afin d’acheminer le gaz de fuite capté vers ce module 10 de conditionnement et de traitement.
En particulier, le conduit de transport 8 pénètre dans une section d’entrée 12 du module 10 de conditionnement et de traitement.
De plus, la section d’entrée 12 est agencée pour laisser pénétrer un deuxième gaz, différent du premier gaz (gaz de fuite capté), le deuxième gaz étant par exemple de l’air ambiant 15. De préférence, ce deuxième gaz ne doit pas modifier la quantité de premier gaz de fuite, donc par exemple, lorsque le premier gaz de fuite est du méthane, le deuxième gaz ne contient pas de méthane.
Ainsi, la section d’entrée 12 a pour objectif un apport d’un deuxième gaz permettant d’améliorer le contraste, et par conséquent d’optimiser la quantification de débit.
Par exemple, l’air ambiant pénètre dans la section d’entrée 12 du module 10 de conditionnement et de traitement au travers de perforations 16 pratiquées dans la paroi 14 illustrée à la figure 1.
De plus, le module 10 de conditionnement et de traitement comporte un dispositif 18 de conditionnement de flux permettant de former un mélange entre le premier gaz de fuite capté et le deuxième gaz apporté via la section d’entrée 12. Le dispositif 18 est par exemple un dispositif de production de cisaillement de flux, permettant d’obtenir un gradient de concentration de gaz de fuite.
Le cisaillement de flux produit des tourbillons mélangeant le gaz de fuite capté et le deuxième gaz apporté via la section d’entrée 12.
Dans un mode de réalisation le dispositif 18 de conditionnement de flux comporte, comme illustré dans les vues en coupe des figures 2 et 3, une grille 19 à trous, par exemple agencés selon un motif en forme de nid d’abeille, et un réseau 21 de deux demi-barreaux creux 23, positionnés l’un parallèle à l’autre, à une distance de quelques diamètres de demi-barreau.
Dans un mode de réalisation, un espace de l’ordre d’un diamètre de demi-barreau est prévu entre les demi-barreaux 23 et la grille 19.
Avantageusement, l’orientation des barreaux suivant l’axe optique de la caméra permet un effet d’intégration du mélange suivant l’axe des tourbillons qui se présentent comme des gros rouleaux.
Chaque demi-barreau a un profil en forme de C (profil semi-circulaire) dans une coupe transversale, comme illustré sur la figure 3. Les demi-barreaux 23 sont positionnés de préférence avec le creux dos au flux, ce qui permet d’aspirer aux extrémités le mélange des gaz pour former des tourbillons. Cette formation tourbillonnaire permet de texturer le mélange des gaz et de ralentir la vitesse de déplacement du flux de premier gaz de fuite, et ainsi faciliter la mesure de cette vitesse de déplacement.
En variante, un seul demi-barreau creux est utilisé.
Selon une autre variante, plus de deux demi-barreaux creux sont utilisés.
Selon une autre variante, chaque demi-barreau creux est formé à partir d’un barreau de profil de forme géométrique autre que circulaire, par exemple cylindrique, carrée, triangulaire.
Selon encore une autre variante, on utilise des barreaux pleins, de section de forme quelconque, par exemple cylindrique, carrée, triangulaire, ou des barreaux en forme de cylindres torsadés, tronconiques, ondulés.
Optionnellement, la section d’entrée 12 comporte une mousse 17 pour favoriser l’homogénéité et réduire le débit du flux entrant de deuxième gaz.
Ainsi, le mélange de premier gaz de fuite et de deuxième gaz est formaté.
Par la suite, dans un mode de réalisation, le deuxième gaz est de l’air, et le mélange formaté est un mélange de gaz de fuite et d’air.
Le module 10 de conditionnement et de traitement comporte également une section 20 d’observation du mélange de gaz formaté.
La section 20 est également illustrée à la figure 4, selon un mode de réalisation.
Dans ce mode de réalisation, la section 20 est réalisée sous forme d’un boîtier, par exemple parallélépipédique, et une première paroi de ce boîtier comporte une ouverture 22, de forme choisie pour fixer une caméra d’acquisition d’images 24, par exemple une caméra infrarouge. En outre, dans un mode de réalisation, le boîtier comporte un fond25, positionné sur la partie interne d’une deuxième paroi du boîtier 20, située en vis-à-vis par rapport à la première paroi comportant une ouverture 22, de manière à ce que le fond 25 se situe en fond d’image lors de l’acquisition d’images par la caméra 24.
Optionnellement, le fond 25 est un fond chauffant électrique ce qui permet d’augmenter le contraste observé par la caméra infrarouge. En variante, le fond 25 est un fond froid.
Selon une autre variante, lorsque la caméra d’acquisition d’images 24 est une caméra fonctionnant dans le domaine du visible, le fond 25 est par exemple un fond texturé, par exemple de type échiquier.
La caméra 24 est connectée à un dispositif électronique de calcul 26, i.e. un ordinateur, comportant notamment un processeur de calcul configuré pour estimer le débit de fuite de gaz, comme décrit plus en détail ci-après. Le processeur est un processeur générique ou un processeur dédié au traitement des images.
La caméra 24 et le dispositif électronique de calcul 26 forment un dispositif de traitement numérique 28 faisant partie du système de quantification de débit de fuites de gaz 1, ce dispositif 28 étant configuré pour observer le mélange gaz formaté et calculer, en utilisant les observations enregistrées, le débit de fuite de gaz.
Le module 10 de conditionnement et de traitement comporte en outre une section de sortie 30 comportant un module 32 d’extraction de flux qui crée une aspiration d’air/gaz et contribue à la formation du mélange gaz formaté. En particulier, le module 32 d’extraction du flux permet de créer une poussée du flux vers l’aval (dans la direction d’écoulement de flux, indiquée par le sens des flèches à la figure 1). Par exemple le module 32 d’extraction comporte un ventilateur axial comportant un moteur entraînant une hélice. En variante, le module 32 d’extraction réalise un jet d’air comprimé injecté dans la direction d’écoulement du flux.
De préférence, le module 32 permet de contrôler la vitesse du flux de gaz. Par exemple, le module 32 est un ventilateur axial avec une vitesse de rotation contrôlée.
En variante, le module 32 est un dispositif mécanique d’extraction de flux, par exemple un registre.
En particulier, le module 32 d’extraction permet de ralentir le déplacement de la fuite de gaz afin d’améliorer le suivi du déplacement du gaz par l’acquisition d’une séquence d’images.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la section de sortie 30 a une forme d’entonnoir présentant un rétrécissement formant un goulot d’étranglement. Ainsi le diamètre de la partie 34 d’expulsion vers l’extérieur du mélange gaz formaté est inférieur au diamètre de la partie 36 raccordée à la section 20 d’observation du mélange de gaz formaté.
La section de sortie 30 comporte, dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, deux grilles perforées 31, 33 séparées par une mousse 35, ce qui a pour effet de maintenir l’homogénéité du flux dans les sections d’entrée 12 et d’observation 20. Grâce à cet agencement, le flux de gaz est aspiré de façon homogène sur toute la surface perpendiculaire à la direction d’écoulement du flux.
En variante, une seule grille perforée est présente.
Ainsi, le dispositif 2 de capture et de conditionnement du gaz de fuite est configuré pour mettre en forme un mélange gaz, formé du premier gaz de fuite et d’un deuxième gaz, par exemple de l’air, formaté sous forme de tourbillon contrôlé.
De plus, le système 1 comporte un dispositif de traitement numérique 28, configuré pour acquérir des images successives, formant une séquence d’images, du mélange gaz formaté par une caméra, par exemple adaptée à fonctionner dans le domaine infrarouge, par exemple sous forme de vidéo, et d’effectuer un traitement de ces images pour estimer le débit de fuite de gaz.
Le mélange de gaz formaté sous forme tourbillonnaire produit des variations de densités observables sous forme de textures dans les images acquises par la caméra infrarouge. L’estimation du débit de gaz comprend une analyse d’au moins deux images successives pour estimer une distribution spatiale de la vitesse de gaz.
Selon des variantes du système de quantification de débit de fuites de gaz décrit ci-dessus, la caméra utilisée est une caméra optique fonctionnant dans le domaine de la lumière visible, et le fond 25 est un fond texturé permettant d’augmenter le contraste.
La figure 5 est un logigramme des principales étapes d’un procédé de quantification du débit de gaz par traitement d’images mis en œuvre par un processeur du dispositif électronique de calcul 26 connecté à la caméra infrarouge 24.
Dans ce mode de réalisation, le procédé est réalisé sous forme de programme d’ordinateur, comportant des instructions de code exécutables par un processeur du dispositif électronique de calcul 26.
Le procédé comporte une acquisition 40 d’une séquence d’images par une caméra infrarouge. Les images sont acquises sous forme d’images numériques, chaque image étant formée par une matrice de pixels, chaque pixel ayant une valeur d’intensité.
Le procédé comporte ensuite, pour au moins deux images infrarouges consécutives, une estimation 42 de la distribution spatiale de la vitesse apparente du gaz par mise en œuvre d’une méthode d’estimation de flot optique. La vitesse apparente du gaz est la vitesse moyenne pondérée par la quantité de gaz suivant l’épaisseur d’observation du gaz le long du trajet optique de visualisation.
De préférence, la distribution spatiale de la vitesse apparente du gaz est estimée par une technique de flot optique multi-échelles, dédiée au mouvement des fluides. Toute méthode connue dans le domaine de la vision par ordinateur peut être appliquée à cet effet.
Le procédé comporte ensuite une étape 44 de combinaison de la distribution spatiale de la vitesse apparente du gaz avec la distribution spatiale de la concentration-épaisseur du gaz.
La concentration-épaisseur du gaz de fuite est calculée et mémorisée lors d’une étape préalable de calibration 48. Par exemple, l’étape de calibration est réalisée avant toute mise en fonctionnement, et le résultat de cette étape est mémorisé dans une mémoire persistante du dispositif électronique de calcul 26.
Par exemple, la calibration 48 consiste à effectuer des observations d’images infrarouges captées, sur des flux de premier gaz dont la concentration-épaisseur est connue, par exemple grâce à l’utilisation d’un analyseur de concentration.
Dans un mode de réalisation, chaque valeur d’intensité observée dans une image infrarouge correspond à une concentration de gaz de fuite sur l’épaisseur le long du trajet optique de visualisation.
En particulier, dans un mode de réalisation, la valeur de concentration-épaisseur est obtenue par une fonction linéaire de l’intensité observée :
Où I est la valeur d’intensité observée, et α est un coefficient de proportionnalité obtenu dans une phase préalable de calibration 48. Dans ce cas, le coefficient de proportionnalité α est mémorisé suite à l’étape de calibration.
Lors de l’étape de combinaison 44, pour chaque pixel p(x,y) d’un profil observé, on a une vitesse apparente V_app(x,y) calculée à l’étape 42, et une valeur de concentration-épaisseur correspondante Ce(x,y), calculée par exemple selon la formule [MATH 1].
La combinaison consiste à calculer en chaque pixel un débit instantané Q(x,y) :
A l’issue de l’étape de combinaison 44 est obtenue une distribution spatiale du flux de gaz instantané. La valeur de Q(x,y) est le débit local de gaz estimé pour le pixel p(x,y).
Le procédé comprend ensuite une étape 46 d’intégration dans l’espace des distributions spatiales de flux de gaz instantané obtenues à l’étape 44, pour calculer un débit volumique instantané de gaz de fuite. Le débit volumique instantané est exprimé par exemple en m3/s.
L’intégration est par exemple effectuée sur un profil, par exemple en effectuant une moyenne spatiale par ligne sur toutes les lignes d’une image observée.
De plus, une observation de variations temporelles, et d’éventuelles dérives temporelles, est effectuée en effectuant des intégrations sur des images successives temporellement.
Le procédé de quantification de débit de fuite de gaz a été décrit ci-dessus dans son application sur des images infrarouges, acquises par une caméra infrarouge, adaptée à fonctionner notamment dans une bande de fréquences permettant de visualiser un premier gaz de fuite tel que le méthane.
En variante, d’autres applications sont envisageables, pour d’autres premier gaz, par exemple par utilisation d’une caméra fonctionnant dans le domaine du visible, sur un fond permettant d’observer le premier gaz de fuite sous forme de valeurs d’intensité différentes des valeurs du fond. En effet, les étapes 40 à 46 décrites ci-dessus sont applicables, après mise en œuvre d’une étape préalable de calibration 48, dans laquelle une valeur de concentration-épaisseur est associée à chaque valeur d’intensité observée.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus en référence à la figure 5, la concentration-épaisseur dépend linéairement de la valeur d’intensité observée. Selon des variantes, une table de valeurs mémorisant des associations de valeurs d’intensité et des valeurs de concentration-épaisseur correspondantes sont enregistrées.
Avantageusement, le dispositif de capture et de conditionnement de gaz décrit permet d’obtenir un mélange de gaz formaté, le formatage favorisant l’estimation de débit du gaz.
Avantageusement, l’utilisation d’un fond permet de faciliter la calibration permettant d’associer des valeurs d’intensité d’images acquises et des valeurs de concentration-épaisseur.
Avantageusement, la calibration permettant d’associer des valeurs d’intensité d’images acquises et des valeurs de concentration-épaisseur peut être effectuée dans une phase de mise en place d’un système de quantification de débit de fuites de gaz tel que décrit ci-dessus, pour une caméra d’acquisition d’images donnée.
Claims (15)
- Système de quantification de débit de fuites de gaz comportant un dispositif (2) de capture et de conditionnement de gaz et un dispositif (28) de traitement numérique associé, caractérisé en ce que :
-le dispositif de capture et de conditionnement (2) comporte :
-un module (5) de capture et de transport de gaz de fuite, dit premier gaz, connecté à un module (10) de conditionnement et de traitement comportant :
une section d’entrée (12) comportant une entrée d’un deuxième gaz et un dispositif de conditionnement de flux (18) permettant de former un mélange formaté entre le premier gaz et le deuxième gaz,
une section d’observation (20) du mélange de gaz formaté,
- et le dispositif (28) de traitement numérique comporte :
-une caméra (24) positionnée au niveau de la section d’observation (20) pour acquérir des images successives du mélange de gaz formaté, ladite caméra comportant ou étant reliée à un processeur de calcul configuré pour quantifier le débit de premier gaz, la quantification de débit comprenant une analyse d’au moins deux images successives pour estimer une distribution spatiale d’une vitesse apparente de gaz dudit premier gaz. - Système selon la revendication 1, dans lequel ladite caméra (24) est une caméra infrarouge.
- Système selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif (18) de capture et de conditionnement comporte en outre une section de sortie (30) qui comporte un module d’extraction (32) de flux de vitesse réglable, réalisant une .poussée de flux.
- Système selon la revendication 3, dans lequel la vitesse dudit module d’extraction (32) étant réglée de manière à être compatible avec une fréquence d’acquisition d’images de la caméra (24).
- Système selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la section de sortie (30) comporte en outre au moins une grille perforée (31, 33) et une mousse attenante (35), disposées perpendiculairement à une direction principale d’écoulement du flux.
- Système selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la section d’observation (20) est un boîtier, comportant un fond (25) fixé sur une première paroi, la caméra étant adaptée à être fixée sur une deuxième paroi, en vis-à-vis de ladite première paroi.
- Système selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le module (5) de capture et de transport de gaz de fuite est formé en matériau étanche à l’air ambiant.
- Système selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif de conditionnement de flux (18) comporte une grille perforée (19) avec des motifs en forme de nid d’abeille.
- Système selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de conditionnement de flux (18) comporte en outre un réseau (21) d’au moins deux demi-barreaux (23) creux.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ledit processeur de calcul est configuré pour mettre en œuvre en outre une combinaison de la distribution spatiale de la vitesse apparente du premier gaz estimée avec une distribution spatiale de concentration-épaisseur dudit premier gaz pour obtenir une distribution spatiale de flux instantané.
- Système selon la revendication 10, dans lequel la distribution spatiale de concentration-épaisseur est obtenue par une étape de calibration préalable, consistant à associer des valeurs d’intensité à des valeurs de concentration dudit premier gaz sur une épaisseur le long d’un trajet optique de visualisation.
- Système selon la revendication 11, dans lequel ledit processeur de calcul est configuré pour mettre en œuvre en outre une intégration dans l’espace des distributions spatiales de flux de gaz instantané selon un profil donné, pour calculer un débit volumique instantané de gaz de fuite.
- Procédé de quantification de débit de fuites de gaz, mis en œuvre dans un système de quantification de débit de fuites de gaz conforme aux revendications 1 à 12, comportant des étapes de :
-acquisition (40) d’au moins deux images successives représentatives d’un mélange de gaz formaté, comportant un premier gaz de fuite et un deuxième gaz,
-estimation (42) d’une distribution spatiale de la vitesse apparente dudit premier gaz par une méthode d’estimation de flot optique,
-combinaison (44) de la distribution spatiale de la vitesse apparente de premier gaz estimée avec une distribution spatiale de concentration-épaisseur dudit premier gaz pour obtenir une distribution spatiale de flux instantané. - Procédé selon la revendication 13, comportant en outre une intégration (46) dans l’espace des distributions spatiales de flux de gaz instantané selon un profil donné, pour calculer un débit volumique instantané de gaz de fuite.
- Procédé selon l’une des revendications 13 ou 14, dans lequel la distribution spatiale de concentration-épaisseur est obtenue par une étape de calibration (48) préalable, consistant à associer des valeurs d’intensité à des valeurs de concentration dudit premier gaz sur une épaisseur le long d’un trajet optique de visualisation.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2008177A FR3113122B1 (fr) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz |
| PCT/EP2021/071446 WO2022023548A1 (fr) | 2020-07-31 | 2021-07-30 | Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2008177A FR3113122B1 (fr) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz |
| FR2008177 | 2020-07-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3113122A1 true FR3113122A1 (fr) | 2022-02-04 |
| FR3113122B1 FR3113122B1 (fr) | 2023-04-21 |
Family
ID=73038186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2008177A Active FR3113122B1 (fr) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3113122B1 (fr) |
| WO (1) | WO2022023548A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5127264A (en) * | 1991-05-20 | 1992-07-07 | Thermal Surveys, Inc. | Methods of infrared visualization of air flow |
| WO2011110443A1 (fr) | 2010-03-08 | 2011-09-15 | Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg | Dispositif de mesure de biogaz pour utilisation dans une installation de production de biogaz |
| WO2015052159A1 (fr) * | 2013-10-09 | 2015-04-16 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Procédé et système permettant de rendre visible un panache de fluide en dispersion de manière à révéler son origine |
| DE102015201337A1 (de) * | 2015-01-27 | 2016-07-28 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | IR-basierte Geschwindigkeitsfeldbestimmung |
| WO2017201194A1 (fr) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | MultiSensor Scientific, Inc. | Imagerie de fuite d'hydrocarbure et capteur de quantification |
-
2020
- 2020-07-31 FR FR2008177A patent/FR3113122B1/fr active Active
-
2021
- 2021-07-30 WO PCT/EP2021/071446 patent/WO2022023548A1/fr unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5127264A (en) * | 1991-05-20 | 1992-07-07 | Thermal Surveys, Inc. | Methods of infrared visualization of air flow |
| WO2011110443A1 (fr) | 2010-03-08 | 2011-09-15 | Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg | Dispositif de mesure de biogaz pour utilisation dans une installation de production de biogaz |
| WO2015052159A1 (fr) * | 2013-10-09 | 2015-04-16 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Procédé et système permettant de rendre visible un panache de fluide en dispersion de manière à révéler son origine |
| DE102015201337A1 (de) * | 2015-01-27 | 2016-07-28 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | IR-basierte Geschwindigkeitsfeldbestimmung |
| WO2017201194A1 (fr) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | MultiSensor Scientific, Inc. | Imagerie de fuite d'hydrocarbure et capteur de quantification |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BIOTEAU T. ET AL: "TRACKYLEAKS -DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE D'IDENTIFICATION ET DE QUANTIFICATION DES EMISSIONS FUGITIVES DE BIOGAZ", February 2018 (2018-02-01), pages 1 - 51, XP055794916, Retrieved from the Internet <URL:https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/rapport-trackyleaks-identification-emissions-biogaz-201802.pdf> [retrieved on 20210413] * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022023548A1 (fr) | 2022-02-03 |
| FR3113122B1 (fr) | 2023-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2968765A1 (fr) | Tunnel aerodynamique pour l'etude de la vaporisation de liquides | |
| FR2905379A1 (fr) | Dispositif de collecte et de separation de particules et de microorganismes presents dans l'air ambiant | |
| CN112098289B (zh) | 基于数字图像处理的海洋悬浮颗粒物浓度测定装置及方法 | |
| FR3113122A1 (fr) | Système et procédé de quantification de débit de fuite de gaz | |
| FR3019300A1 (fr) | Banc d'essai, destine a la caracterisation d'un ecoulement d'un fluide diphasique. | |
| CN115019187B (zh) | 针对sar图像船舶目标的检测方法、装置、设备及介质 | |
| Squire et al. | Smooth-and rough-wall boundary layer structure from high spatial range particle image velocimetry | |
| FR3001527A1 (fr) | Procede de diagnostic d'une machine de chauffage, ventilation et climatisation | |
| CN103885078A (zh) | 采样测量表层土壤氡析出率获得土壤潜势氡浓度的方法及装置 | |
| CN114241208A (zh) | 图像间变化检测的局部和全局深度对比特征学习网络构建方法 | |
| Miao et al. | Fire detection algorithm based on improved yolov5 | |
| FR3022606A1 (fr) | Procede de determination du point d'ouverture d'une vanne | |
| CN114565571A (zh) | 一种基于计算机视觉的风机叶片缺陷检测方法及设备 | |
| FR2535847A1 (fr) | Cellules d'essais de moteurs d'avion | |
| FR2909764A1 (fr) | Procede et dispositif de detection et/ou de quantification de fuites d'eau. | |
| CN104596739B (zh) | 一种太阳能集热器热性能参数及循环流量测量装置和方法 | |
| US10620230B2 (en) | Method and system for analyzing velocity distribution of water flow in a water body | |
| FR2910546A1 (fr) | Procede et dispositif de controle moteur selon l'encrassement du systeme de recirculation des gaz d'echappement d'un moteur diesel de vehicule automobile. | |
| CN108286475B (zh) | 一种进气流量信号的处理方法和系统 | |
| EP3669066B1 (fr) | Ensemble d'admission d'air | |
| FR3074531A1 (fr) | Installation pour une turbomachine | |
| EP3479006A1 (fr) | Procédé et système pour calculer en temps réel la quantité d'énergie transportée dans une cuve de gaz naturel liquéfié pressurisée et non réfrigérée | |
| FR2978242A1 (fr) | Suivi du debit dans une conduite hydraulique fermee | |
| EP3803068B1 (fr) | Système et procédé d'estimation de la quantité de particules polluantes dans l'huile moteur d'un moteur à combustion interne de type diesel | |
| EP3643986A1 (fr) | Procédé de détection et de localisation d'un défaut dans un champ solaire thermique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220204 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |