WO2016174370A1 - Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz et de son point de fuite dans une scène industrielle et system de localisation d'une fuite d'un gaz correspondant - Google Patents

Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz et de son point de fuite dans une scène industrielle et system de localisation d'une fuite d'un gaz correspondant Download PDF

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WO2016174370A1
WO2016174370A1 PCT/FR2016/051018 FR2016051018W WO2016174370A1 WO 2016174370 A1 WO2016174370 A1 WO 2016174370A1 FR 2016051018 W FR2016051018 W FR 2016051018W WO 2016174370 A1 WO2016174370 A1 WO 2016174370A1
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image
leak
gas
locating
scene
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PCT/FR2016/051018
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Romain Charon
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Ircamex
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    • 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
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • 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
    • G01M3/002—Investigating fluid-tightness of structures by using thermal means

Definitions

  • the invention relates to the field of detecting gas leaks.
  • the invention relates to a method for locating a leak of a gas, and its vanishing point, in an industrial scene and a system for locating a leak of a corresponding gas.
  • the invention finds particular application in the detection of leakage of a gas in an installation, as part of the preventive or curative maintenance of equipment.
  • the invention is particularly suitable for locating leaks of sulfur hexafluoride, dihydrogen and compressed air or any other known gas, dangerous or not, at an industrial site.
  • a gas leak in an installation can have an impact on the environment, the safety of goods and people, especially if it is an irritant, toxic or explosive gas, and / or generate additional operating costs industrial.
  • GIS Gas Insulation Switchgear
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • SF 6 Since SF 6 has the disadvantage of being a very long lived greenhouse gas in the atmosphere, it is necessary to track leaks of SF 6 for environmental reasons, on the one hand, and economic reasons, on the other hand, in particular to avoid having to pay taxes due to a release of SF 6 into the atmosphere.
  • a disadvantage of this technique is that it requires the application of soap on all potentially faulty areas to identify leaks and classify them in order of importance, which requires the mobilization of significant human resources, in relation to the size of the installation to be monitored.
  • This technique also has the disadvantage of exposing the personnel responsible for detecting leaks with gas, which can be toxic or explosive.
  • Infrared thermography techniques also known as infrared imaging techniques, are known which make it possible to detect gases according to their absorption properties of electromagnetic radiation in the infrared, using a quantum or thermal detector. , cooled.
  • a disadvantage of these infrared thermography techniques is that the infrared cameras are dedicated to a gas category, selected by means of a hyper-selective bandpass filter allowing some wavelengths and rejecting others.
  • an infrared camera for detecting sulfur hexafluoride SF 6 has a bandwidth of between 10.3 ⁇ m and 10.7 ⁇ m, which comprises the wavelength of 10.6 ⁇ m corresponding to a line of significant absorption for sulfur hexafluoride.
  • This same camera can not detect, for example, compressed air, whose absorption peak is centered around a wavelength between 7 and 8 ⁇ .
  • a cloud of gas is more or less transparent to the radiation produced by the scene in the background. It is thus necessary that the contrast between the radiation produced by the background and that which the cloud of the gas passes through, is sufficient to be detected by an infrared thermography system.
  • document FR-A-2 981 151 proposes a device for locating gas leaks based on the detection of ultrasound around a frequency of 40 kHz.
  • a disadvantage of this leak localization technique from ultrasound is that noise from ultrasound waves reflected in the industrial environment can mask ultrasonic waves from a gas leak.
  • the invention aims to solve in particular the disadvantages of the state of the art cited above.
  • the object of the invention is to propose a technique for locating a gas leak in an open or closed industrial environment that is reliable.
  • the invention particularly aims, in at least one embodiment of the invention, to allow the location of leaks in an industrial environment conducive to ultrasonic reflections and / or inhomogeneous temperature.
  • An object of the invention is also to provide a leak location of a gas technique that is simple to implement, and in particular that requires reduced equipment and personnel.
  • Another objective is to provide a technique for locating a leak in an industrial site that is inexpensive to implement.
  • an object of the invention is to provide a technique for locating a leak in an industrial site that allows staff to perform diagnostics safely, by non-destructive testing, including remote controlled equipment.
  • the invention proposes to associate an ultrasonic detection with an infrared detection, in order to be able to locate a leakage of a predetermined gas in an industrial environment quickly and accurately.
  • This technique is clever because it proposes, in a first step, to clear the scene by conducting a rapid scan to detect a direction in which ultrasound is emitted at a level above a predetermined threshold, also called ultrasonic peak, likely to match the direction of the leak sought. Then, in a second step, it seeks the presence of an infrared signature of a leak in the direction identified beforehand using ultrasonic detection, induced by the thermal disturbances occurring at the interface between the expelled gas.
  • a predetermined threshold also called ultrasonic peak
  • the vanishing point and the ambient air which affect the substantially homogeneous infrared radiation of the background of the scene reaching the infrared detector, in order to verify whether the ultrasound peak detected actually originates from the leakage sought and does not consist not an artifact caused by multiple ultrasound reflections in the noisy and / or dense industrial environment of the detection scene.
  • the infrared images to be analyzed make it possible to highlight the dynamic phenomena, that is to say the areas of gas movement that occur in the scene. This allows to visualize the most fleeting thermal flows associated with these dynamic phenomena, which are usually assimilated to background noise and ignored. This facilitates the interpretation of images, the detection of the contour of a gas zone in movement and therefore the diagnosis.
  • the real-time processing of the images makes it possible to carry out this diagnosis immediately in the field.
  • said captures are spaced at most 100 milliseconds, and preferably they are spaced 40 milliseconds or less.
  • the method for locating a leak of a gas above further comprises a step of identifying in said digital image an element belonging to the group comprising:
  • the step A) of identifying a direction in which the level of the ultrasound is greater than a predetermined threshold comprises a step of locating said fixed position and said direction identified in FIG. a predetermined reference.
  • the method of locating a gas leak as described above comprises a step of measuring the concentration of the gas of said leakage, implemented with a portable gas analyzer.
  • the step A) of identifying a direction in which the level of the ultrasound is greater than a predetermined threshold comprises a step of locating said fixed position and said direction identified in FIG. a predetermined reference.
  • the location method as described above further comprises a step of saving on a recording medium a position of said gas movement zone identified in said image of variations of the infrared signal and / or in said digital image.
  • the invention also relates to a method for locating a leak point of a predetermined gas in an industrial scene comprising the following steps:
  • Triangulating in a complex scene advantageously allows the operator to quickly eliminate false positives, including ultrasonic reflections.
  • the accuracy of the location of the vanishing point is initially limited to that of the ultrasonic detection device.
  • the location of the vanishing point is specified thanks to the three-dimensional representation of the gas movement zone. With the three-dimensional representation, it is thus possible to identify the direction and origin of the jet that is diluted in the local atmosphere from the vanishing point. It is sufficient to observe where the jet is substantially frustoconical, which allows to locate the base of the jet and therefore the vanishing point.
  • said step of reconstituting a three-dimensional representation comprises a step of resetting the position in the space of said contour in said second image relative to that of said contour in said second image.
  • the invention further relates to a location system in an industrial scene of a predetermined gas leak for the implementation of the method of locating a leak of a gas described above, comprising:
  • means for identifying a direction in which the level of the ultrasound detected by said ultrasound detection device is greater than a predetermined threshold comprising means for scanning from a fixed position of at least a part said scene using said ultrasonic detection device;
  • the ultrasonic detection device and the capture means of a first and a second infrared image are mounted oriented in the same direction on a support.
  • the ultrasound detection device and the infrared image-capturing means point in the same direction, the infrared images and the ultrasound data can thus be superimposed directly, to facilitate the diagnosis.
  • the ultrasound detection device is equipped with means for transposing the detected ultrasound into an audible signal in a frequency band 0 to 20 kHz, the audible signal being delivered to listening means.
  • the operator equipped with a headset can scan the scene listening for detected signals.
  • such a locating system comprises means for controlling an actuator intended to rotate said support by a predetermined angle.
  • said superposition means comprise means for displaying said image of the variations of the infrared signal according to a color scale and of said digital image according to a scale of gray level or vice versa.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first exemplary embodiment of a system for locating a leak of a gas according to the invention
  • FIGS. 2a and 2b are perspective and front views, respectively, of a second exemplary embodiment of a system for locating a leak of a gas according to the invention
  • FIG. 3 is a perspective view of another leak location system according to the invention, in a situation in an industrial scene;
  • FIG. 4 represents, in block diagram form, the steps of an exemplary embodiment of a method for locating a leak of a gas according to the invention, implemented using the system of FIG. location presented with reference to Figure 3;
  • FIGS. 5a, 5b and 5c are diagrammatic views of a screen representing a leak detected by the infrared camera of a leak locating system presented with reference to FIG. 1 or FIG. 2a;
  • FIG. 6 is a top view of an industrial scene in which triangulation locations are made.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of a system for locating compressed air leaks according to the invention.
  • This system 100 includes an ultrasonic camera 110 for capturing an ultrasonic signal in one direction and an infrared camera 150 for capturing an infrared image of the scene.
  • the ultrasonic camera 110 is a LEAKSHOOTER LKS1000 SYNERGYS TECHNOLOGIES (registered trademarks), having a sensitivity allowing a distance of 20 m to detect a leak of 0.1 mm of compressed air under 3 bars of pressure and the infrared camera 150 is a FLIR GF306 camera (trademark and registered model) whose sensitivity is 25mK.
  • the ultrasonic camera 110 and the infrared camera 150 are mounted on a platform 190 and positioned along the same line of sight 180.
  • the system thus constituted makes it possible to target the same area of analysis in an industrial scene.
  • the ultrasonic camera 110 comprises a cone of concentration 120 mounted at the front, in the direction and alignment with the axis of an ultrasonic sensor (not shown in Figure 1). Still in this direction and alignment, the ultrasonic camera 110 includes an image sensor (not shown in FIG. 1). The ultrasonic camera 110 is also equipped with a screen 130. Finally, the ultrasonic camera 110 comprises a means for listening to the ultrasonic signal via a jack 140 for a headphone. For this, the ultrasonic signal is transposed in the audible frequency band by the man. The transposition is of real-time type, allowing immediate listening. This transposition is for example obtained by the heterodyne detection method or by the so-called frequency division method.
  • an image 500 of an analysis zone of a medium or of an industrial scene, acquired by the image sensor, is displayed on the screen 130.
  • This image 500 is enriched with information such as the number of decibels emitted 510 by the leak and the gain 520 set by the operator on the signal amplifier provided by the ultrasonic sensor.
  • This image 500 also includes a target 530 which appears when the operator is aiming at a precise point of leakage, for example a leak 550 at the junction of two pipes as can be seen in FIG. 5a.
  • the color of this target 530 varies according to the intensity of the captured signal, which depends on the direction of the detection system 100, the proximity of the leak 550 and the chosen gain.
  • the infrared camera 150 includes a lens 160 aligned with a bandpass filter and a cooled infrared sensor (not shown in FIG. 1).
  • the bandpass filter is a selective filter determining a bandwidth for the infrared camera 150. This bandpass filter passes the near, medium or far infrared, according to the model of the infrared camera 150.
  • the axis of the lens 160 is also parallel to the line of sight 180 of the location system 100.
  • the infrared camera 150 also includes a screen 170 for displaying an image obtained by subtracting two images captured successively in real time by the infrared sensor.
  • the infrared camera 150 subtracts two images captured successively in real time.
  • FIG. 5b An example of such an image is shown schematically in Figure 5b.
  • this image 570 makes it possible to distinguish thermal disturbances in front of the background of the scene, delimiting the envelope 560 of a cloud of compressed air escaping from the vanishing point 550 .
  • FIG. 3 illustrates an industrial scene 300 in which a leak detection is implemented using a gas leak location system 310 according to the invention, fixed on a tripod 320.
  • this industrial scene 300 is a room where are arranged alternators
  • alternators 390 of a power plant These alternators 390 entering a class of power and a high efficiency are refrigerated by the circulation of hydrogen gas phase (H 2 ). Indeed, hydrogen has a thermal conductivity seven times higher than air. In addition, for the same absolute pressure, the density of hydrogen is only one-tenth of that of air for an identical volumetric heat capacity and a coefficient of convection one and a half times greater.
  • the temperature of the hydrogen is 60 ° C, when the skin temperature of the alternators 390 is between 30 ° C and 40 ° C. In the case where the temperature reaches the critical threshold of 70 ° C, alternators 390 are stopped.
  • alternators 390 Although not polluting, hydrogen is a dangerous gas because it is explosive when mixed with air.
  • the gas flows under a pressure of between +3 bars and +6 bars.
  • the 390 alternators are equipped with a pressure-resistant envelope. They also require additional facilities 380 for the treatment of cooling gas and special sealing devices 370 on all stages of the installation.
  • tripod 320 is pivotally mounted to allow rotation of detection system 310 about a vertical axis.
  • the method of locating a hydrogen leak 400 begins with a step 410 of seeking an ultrasonic peak that can characterize a hydrogen leakage.
  • This step 410 of searching for an ultrasonic peak comprises the sequence of steps 415 to 426, in which the operator, after having chosen a position SI, fixes in scene 300, and records the coordinates of this position SI in a step 415, scans the scene 300 using the location system 310 in a step 420.
  • the operator selects a first direction of detection during a step 422, by varying the angular position 330 of the location system 310 horizontally.
  • the operator seeks, in a step 424, to identify the presence or absence of an ultrasonic peak.
  • the ultrasound signal measured is transposed by the ultrasound capture device, on the one hand into an ultrasonic signal audible by the operator and on the other hand into an acoustic level displayed on the screen. Thus the operator is helped in his diagnosis.
  • the operator starts again at step 422 by choosing a new detection direction.
  • the operator raises the orientation of the direction where an ultrasonic peak is detected in a step 426. For example, it detects the angle formed by this direction with respect to a reference direction constituted by example of the current SI position of the location system and a preset position R.
  • the reading of the coordinates of the position SI is carried out at any stage prior to the reading of the orientation of step 426.
  • the operator then captures a first infrared image and a second infrared image of said scene. according to the determined direction of the ultrasonic peak detected, in a step 432.
  • the two captured images are acquired in real time.
  • the infrared image supplied, also called image of the variations of the infrared signal is calculated in a step 434, by subtraction of the two successive images obtained.
  • the infrared image, thus calculated is visible live by the operator.
  • This calculated infrared image retains the information of heat flows resulting from the phenomena dynamics of convection and turbulence occurring at the level of the leak.
  • the static elements that is to say the image of the background of the installation, are deleted, thus invisible.
  • a digital image of the scene in said direction of the ultrasonic peak is obtained allowing the superposition in a step 438 of this digital image with the image of the variations of the infrared signal.
  • the steps 432 to 438 constitute a step 430 of infrared treatment.
  • this infrared signature 560 may comprise a dispersion cone characteristic of a jet from a leak and / or volutes.
  • the presence or absence of a jet in the image of the variations of the infrared signal depends on the angle of capture of the two infrared images with respect to the direction of the jet.
  • the operator removes the ultrasonic signature in a step 450.
  • the operator tries to identify, using the superimposed image of the variations of the infrared signal on the digital image, which element of an equipment, such as a bellows or a flange, for example, is tangent to the gas movement zone and could constitute the vanishing point.
  • step 460 the operator measures, in a step 470, the gas concentration using a portable gas analyzer, for example at the source of emission of the leak.
  • the operator records on a storage medium the characteristics of said leakage such as its position, the gas concentration, the captured time stamped images and any other useful information relating to the industrial scene analyzed, in a step 480.
  • the operator raises the position of said leak when he detects the infrared signature of a gas leak or an ultrasonic peak.
  • This detection system 200 comprises an ultrasonic sensor disposed in the axis of a concentration cone 220 and an infrared sensor at an end of an objective 260. Each sensor is oriented in the same direction on an axis parallel to the axis 280 of the detection system 200.
  • the location system 200 includes a jack 240 for an audio headset for listening to the ultrasonic signal transposed in the frequency band audible by the man.
  • the location system 200 further comprises a screen 230 for displaying an image I of the scene S and all the information related to the detection, described in the previous embodiment.
  • the location system 200 produces an infrared image calculated by subtracting two consecutive images acquired in real time.
  • the positioning system 200 will display a combined image 590, an example of which is illustrated in FIG. 5c, gathering the information coming from the ultrasonic sensor with the images coming from infrared sensor.
  • a junction of power sheaths 580 for connecting a power plant alternator to a power transformer (not shown).
  • These sheaths surround a bare electrical conductor carrying a voltage of 20KVolts under a very high intensity.
  • the sheath is overpressure.
  • Compressed air circulates at a pressure of 15 mbar in the ducts 580.
  • the expansion of the compressed air escaping into the air produces an ultrasonic signal at a frequency Approximate 40kHz for a sound level of 51dB.
  • the temperature difference between the ambient air and the escaping compressed air is of the order of 0.1 ° C.
  • the combined image 590 makes it possible to visualize the target 530 resulting from the ultrasonic capture, embedded in the infrared image 570 comprising the infrared signature 560 of a compressed air leak.
  • the screen comprises a display area of a meter 540 materializing the amplitude 545 of the ultrasonic signal.
  • This meter comprises zones 541 of different colors, delimited by adjustable thresholds 542, making it possible to easily and quickly locate the level of the amplitude 545 of the ultrasonic signal;
  • the positioning system 200 comprises means of communication with a portable computer, allowing ultrasonic and infrared information to be transferred as and when they are acquired.
  • This portable computer advantageously comprises means for processing said information to automatically correlate the information from the ultrasonic sensor and the information from the infrared sensor to identify the presence of the leak.
  • the laptop further includes means for archiving this information.
  • the ultrasound signal capture means can mislead the origin of a leak.
  • FIG. 6 illustrates an industrial scene seen from above, in which the location of a leak F is carried out from a first position, also called SI station, and then from a second station S2.
  • the operator locates the position of the station SI and identifies the leak F in the direction of the straight line d 1. Similarly, the operator locates the position of the station S2 and identifies the direction of the line d2. Finally, by a triangulation step, it determines the intersection between the lines d1 and d2 to find the location of the leak.
  • the operator proceeds according to a known method. For example, he can use a GPS (acronym for "Global Positioning System").
  • the operator When the operator is in a building and can not pick up GPS signals, he or she can define a local coordinate system or repository. For this, he chooses a reference point R relative to the building and defines the coordinates of this reference point R. Then he determines the distance 11 separating the station SI from the reference R. Finally, he deduces the coordinates of the station SI . Thus, the operator has created his local repository. Using this local reference system, when identifying the direction d1 of the leak F, the operator measures the angle ⁇ 1 (R, S1, d1), for example with a theodolite, to locate the line dl. in the previously defined repository.
  • ⁇ 1 R, S1, d1
  • the operator determines the position of the second station S2, for example by measuring the distance 12 separating the station S2 from the reference point R, and then measuring the distance 13 between the station S2 and the SI station. Finally, when identifying the direction d2 of the leak F, it measures the angle a2 (R, S2, d2) in the same manner as before.
  • the operator can control the results by repeating the process from a third station S3 and thus refine the accuracy of the location of the leak.

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Abstract

Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz et de son point de fuite dans une scène industrielle et système de localisation d'une fuite d'un gaz correspondant L'invention concerne un procédé de localisation dans une scène industrielle d'une fuite d'un gaz et de son point de fuite et un système de localisation d'une fuite correspondant. Selon l'invention, un tel procédé de localisation comprend les étapes suivantes: -identification (410) d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons détectés par un dispositif de détection d'ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé, par balayage à partir d'une position fixe d'au moins une partie de ladite scène à l'aide dudit dispositif de détection d'ultrasons; -capture (432) d'une première et d'une deuxième image infrarouge de ladite scène dans ladite direction, vue de ladite position, lesdites captures étant espacées au plus de 2 secondes; -obtention (434) d'une image des variations du signal infrarouge par soustraction de ladite première image dans ladite deuxième image ou vice versa; -obtention (438) d'une image numérique de ladite scène dans ladite direction vue de ladite position; -superposition (440) de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique; -identification (410) d'une zone de mouvement de gaz correspondant à ladite fuite dans ladite image des variations du signal infrarouge.

Description

Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz et de son point de fuite dans une scène industrielle et système de localisation d'une fuite d'un gaz correspondant
1. Domaine de l'invention
L'invention se rapporte au domaine de la détection des fuites de gaz.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de localisation d'une fuite d'un gaz, et de son point de fuite, dans une scène industrielle et un système de localisation d'une fuite d'un gaz correspondant.
L'invention trouve notamment une application dans la détection de fuites d'un gaz dans une installation, dans le cadre de la maintenance préventive ou curative des équipements. L'invention convient en particulier pour la localisation de fuites d'hexafluorure de soufre, de dihydrogène et d'air comprimé ou de tout autre gaz connu, dangereux ou non, sur un site industriel.
2. État de la technique
Dans l'industrie, les gaz sont couramment utilisés dans des installations sous pression.
Une fuite de gaz dans une installation peut avoir un impact sur l'environnement, la sécurité des biens et des personnes, notamment s'il s'agit d'un gaz irritant, toxique ou explosif, et/ou engendrer un surcoût d'exploitation industrielle.
Par exemple, dans le domaine de l'exploitation électrique, les postes électriques sous enveloppe métallique, ou postes blindés, connus sous l'acronyme G.I. S. (de l'anglais « Gas Insulation Switchgear »), comprennent un gaz isolant entre l'enveloppe métallique externe, dont le potentiel est raccordé à la terre, et les conducteurs véhiculant des tensions très élevées pouvant aller jusqu'à plusieurs mégavolts. Dans ce type d'appareil, et plus généralement dans les dispositifs à haute tension, l'hexafluorure de soufre (SF6) est très souvent utilisé du fait de ses propriétés diélectriques et thermiques remarquables et de sa stabilité chimique, ce qui permet de réaliser des dispositifs plus compacts. Le SF6 présentant l'inconvénient d'être un gaz à effet de serre à durée de vie très élevée dans l'atmosphère, il est nécessaire de traquer les fuites de SF6 pour des raisons environnementales, d'une part, et économiques, d'autre part, notamment afin d'éviter de devoir acquitter des taxes en raison d'un rejet de SF6 dans l'atmosphère.
Cependant, l'entretien et la surveillance des installations industrielles requièrent actuellement la mise en place de procédures de contrôle lourdes et onéreuses pour limiter, réduire ou supprimer les fuites de gaz, nécessitant des équipements et/ou des moyens humains importants.
II est par exemple connu d'appliquer du savon sur les éléments d'une installation, comme les conduites, les brides, les jonctions, les soufflets de dilatation, pour détecter et localiser des zones de fuite, signalées par l'apparition de bulles.
Un inconvénient de cette technique est qu'elle nécessite d'appliquer du savon sur toutes les zones potentiellement défaillantes pour pouvoir identifier les fuites et les classifier par ordre d'importance, ce qui nécessite de mobiliser des moyens humains importants, en rapport avec la taille de l'installation à surveiller.
Cette technique présente par ailleurs l'inconvénient d'exposer le personnel chargé de la détection des fuites à du gaz, qui peut être toxique, ou encore explosif.
Afin de remédier à cet inconvénient, on a pensé à développer des techniques permettant aux personnels de travailler sans contact, à distance de l'installation, et ainsi respecter un périmètre de sécurité.
On connaît les techniques de thermographie infrarouge, également appelée techniques d'imagerie infrarouge, qui permettent de détecter des gaz en fonction de leurs propriétés d'absorption du rayonnement électromagnétique dans l'infrarouge, à l'aide d'un détecteur quantique, ou thermique, refroidi.
Un inconvénient de ces techniques de thermographie infrarouge est que les caméras infrarouges sont dédiées à une catégorie de gaz, sélectionnée au moyen d'un filtre passe-bande hyper-sélectif autorisant certaines longueurs d'onde et rejetant les autres. À titre d'exemple, une caméra infrarouge permettant la détection de l'hexafluorure de soufre SF6 a une bande passante comprise entre 10,3μηη et 10,7μηη, qui comprend la longueur d'onde de 10,6μηη correspondant à une raie d'absorption importante pour l'hexafluorure de soufre. Cette même caméra ne peut donc pas détecter, par exemple, l'air comprimé, dont le pic d'absorption est centré autour d'une longueur d'onde comprise entre 7 et 8 μιτι.
Par ailleurs, selon son profil d'absorption, un nuage de gaz est plus ou moins transparent au rayonnement produit par la scène en arrière-plan. Il est ainsi nécessaire que le contraste entre le rayonnement produit par l'arrière-plan et celui que laisse passer le nuage du gaz, soit suffisant pour pouvoir être détecté par un système de thermographie infrarouge.
On connaît également des techniques de localisation d'une fuite de gaz, consistant à détecter les ultrasons générés par le frottement du gaz sur la paroi au niveau du point de fuite. Ainsi, par exemple, le document FR-A-2 981 151 propose un dispositif de localisation de fuites de gaz basé sur la détection des ultrasons autour d'une fréquence de 40kHz.
Un inconvénient de cette technique de localisation de fuite à partir des ultrasons est que le bruit provenant des ondes ultrasonores réfléchies dans le milieu industriel peut masquer les ondes ultrasonores provenant d'une fuite de gaz.
De façon générale, les techniques de localisation de fuites de gaz connues présentent de nombreux inconvénients : leur mise en œuvre est longue et, dans certains cas, peut nécessiter d'importantes ressources en personnel, ce qui les rend coûteuses.
3. Objectifs de l'invention
L'invention vise à résoudre notamment les inconvénients de l'état de la technique cités ci-dessus.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de localisation d'une fuite de gaz, dans un milieu industriel ouvert ou fermé qui soit fiable. L'invention a notamment pour objectif, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, de permettre la localisation de fuites dans un environnement industriel propice aux réflexions ultrasonores et/ou peu homogène en température.
Un objectif de l'invention est également de fournir une technique de localisation d'une fuite d'un gaz qui soit simple à mettre en œuvre, et en particulier qui nécessite un matériel et un personnel réduits.
Un autre objectif est de fournir une technique de localisation d'une fuite dans un site industriel qui soit peu coûteuse à mettre en œuvre.
Encore, un objectif de l'invention est de fournir une technique de localisation d'une fuite dans un site industriel qui permette aux personnels de réaliser des diagnostics en toute sécurité, par des contrôles non destructifs, notamment à distance des équipements contrôlés.
4. Exposé de l'invention
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un procédé de localisation dans une scène industrielle d'une fuite d'un gaz prédéterminé comprenant les étapes suivantes :
A) identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons détectés par un dispositif de détection d'ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé, par balayage à partir d'une position fixe d'au moins une partie de ladite scène à l'aide dudit dispositif de détection d'ultrasons;
B) capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge de ladite scène dans ladite direction, vue de ladite position, lesdites captures étant espacées au plus de 2 secondes ;
C) obtention d'une image des variations du signal infrarouge par soustraction de ladite première image dans ladite deuxième image ou vice versa ;
D) obtention d'une image numérique de ladite scène dans ladite direction vue de ladite position ;
E) superposition de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique ;
F) identification d'une zone de mouvement de gaz correspondant à ladite fuite dans ladite image des variations du signal infrarouge. Ainsi, de façon inédite, l'invention propose d'associer une détection ultrasonore avec une détection infrarouge, afin de pouvoir localiser une fuite d'un gaz prédéterminé dans un environnement industriel de façon rapide et précise.
Cette technique est astucieuse car elle propose, dans un premier temps, de défricher la scène en procédant à un balayage rapide afin de détecter une direction dans laquelle des ultrasons sont émis à un niveau supérieur à un seuil prédéterminé, encore appelé pic ultrasonore, susceptible de correspondre à la direction de la fuite recherchée. Puis, dans un deuxième temps, on recherche la présence d'une signature infrarouge d'une fuite dans la direction identifiée au préalable à l'aide de la détection ultrasonore, induite par les perturbations thermiques se créant à l'interface entre le gaz expulsé du point de fuite et l'air ambiant, qui affectent le rayonnement infrarouge sensiblement homogène de l'arrière-plan de la scène parvenant jusqu'au détecteur infrarouge, afin de vérifier si le pic ultrasonore détecté provient effectivement de la fuite recherchée et ne consiste pas en un artefact provoqué par les réflexions ultrasonores multiples dans l'environnement industriel bruyant et/ou dense de la scène de détection.
L'association avantageuse de ces deux technologies permet de fiabiliser d'une part, mais également d'affiner d'autre part la localisation. Ainsi, l'opération de localisation d'une fuite de gaz peut être réalisée plus rapidement qu'en mettant en oeuvre une autre technique connue. De plus, la mise en œuvre du procédé peut être assurée par une personne seule. L'ensemble de ces avantages permet de réduire le coût d'une opération de localisation de fuites d'un gaz.
De plus, les images infrarouges à analyser permettent de mettre en évidence les phénomènes dynamiques, c'est-à-dire les zones de mouvement de gaz qui se produisent dans la scène. Cela permet de visualiser les flux thermiques les plus fugaces associés à ces phénomènes dynamiques, qui sont habituellement assimilés à du bruit de fond et ignorés. Cela facilite l'interprétation des images, la détection du contour d'une zone de gaz en mouvement et donc le diagnostic. Le traitement en temps réel des images permet en outre de réaliser immédiatement ce diagnostic sur le terrain.
Avantageusement, lesdites captures sont espacées au plus de 100 millisecondes, et de préférence elles sont espacées de 40 millisecondes ou moins.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé de localisation d'une fuite d'un gaz ci-dessus comprend en outre une étape d'identification dans ladite image numérique d'un élément appartenant au groupe comprenant :
- portion d'enceinte ;
- portion de conduite ;
- soufflet ;
- bride ;
tangent à ladite zone de mouvement de gaz, à l'aide de ladite superposition de ladite image des variations du signal infrarouge et de ladite image numérique, correspondant au point d'émission de ladite fuite.
Ainsi, on peut localiser simplement et avec précision le point de fuite et l'élément défaillant à l'origine de la fuite sur lequel doit intervenir l'équipe de maintenance. Il est ainsi possible d'intervenir plus rapidement et l'opération de vérification de la bonne réalisation des réparations est facilitée.
Afin de faciliter l'identification du point de fuite, il peut être envisagé de reproduire cette étape d'identification pour une image des variations du signal infrarouge et une ladite image numérique superposées obtenues à partir des étapes A) à E) à partir d'une autre position fixe.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'étape A) d'identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé comprend une étape de repérage de ladite position fixe et de ladite direction identifiée dans un référentiel prédéterminé.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé de localisation d'une fuite de gaz tel que décrit ci-dessus comprend une étape de mesure de la concentration du gaz de ladite fuite, mise en œuvre avec un analyseur de gaz portatif. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'étape A) d'identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé comprend une étape de repérage de ladite position fixe et de ladite direction identifiée dans un référentiel prédéterminé.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé de localisation tel que décrit ci-dessus comprend en outre une étape de sauvegarde sur un support d'enregistrement d'une position de ladite zone de mouvement de gaz identifiée dans ladite image des variations du signal infrarouge et/ou dans ladite image numérique.
L'invention concerne également un procédé de localisation d'un point de fuite d'un gaz prédéterminé dans une scène industrielle comprenant les étapes suivantes :
- localisation d'une fuite d'un gaz depuis une première position fixe par la mise en œuvre des étapes A à F) du procédé de localisation d'une fuite d'un gaz fuite décrit ci-dessus, de sorte à obtenir un contour de ladite zone de mouvement de gaz dans une première image des variations du signal infrarouge ;
- localisation de ladite fuite d'un gaz depuis une seconde position fixe par la mise en œuvre des étapes A) à F) de localisation d'une fuite d'un gaz fuite décrit ci-dessus, de sorte à obtenir un contour de la zone de mouvement de gaz dans une deuxième image des variations du signal infrarouge ;
- reconstitution à partir d'au moins ledit contour dans ladite première image et ledit contour dans ladite deuxième image d'une représentation tridimensionnelle de ladite zone de mouvement de gaz résultant de ladite fuite ;
- identification d'une portion de ladite représentation tridimensionnelle de ladite zone de mouvement de gaz sensiblement tronconique, correspondant à la base d'un jet de gaz ;
identification de la base de ladite portion sensiblement tronconique de surface minimale, correspondant audit point de fuite. Le fait de procéder par triangulation dans une scène complexe permet avantageusement à l'opérateur d'éliminer rapidement les faux positifs, notamment les réflexions ultrasonores.
La précision de la localisation du point de fuite est limitée dans un premier temps, à celle du dispositif de détection d'ultrasons. Dans un second temps, la localisation du point de fuite est précisée grâce à la représentation tridimensionnelle de la zone de mouvement de gaz. Avec la représentation tridimensionnelle, il est ainsi possible d'identifier la direction et l'origine du jet qui se dilue dans l'atmosphère locale depuis le point de fuite. Il suffit en effet d'observer où le jet est sensiblement tronconique, ce qui permet de situer la base du jet et donc le point de fuite.
De préférence, ladite étape de reconstitution d'une représentation tridimensionnelle comprend une étape de recalage de la position dans l'espace dudit contour dans ladite deuxième image par rapport à celle dudit contour dans ladite deuxième image.
L'invention concerne encore un système de localisation dans une scène industrielle d'une fuite d'un gaz prédéterminé pour la mise en œuvre du procédé de localisation d'une fuite d'un gaz décrit ci-dessus, comprenant :
un dispositif de détection d'ultrasons ;
- des moyens d'identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons détectés par ledit dispositif de détection d'ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé, comprenant des moyens de balayage à partir d'une position fixe d'au moins une partie de ladite scène à l'aide dudit dispositif de détection d'ultrasons ;
- des moyens de capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge de ladite scène dans ladite direction, vue de ladite position, lesdites captures étant espacées au plus de 2 secondes ; des moyens d'obtention d'une image des variations du signal infrarouge par soustraction de ladite première image dans ladite deuxième image ou vice versa ;
des moyens d'obtention d'une image numérique de ladite scène dans ladite direction à partir de ladite position ; des moyens de superposition de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique ;
des moyens d'identification d'une zone de mouvement de gaz correspondant à ladite fuite dans ladite image des variations du signal infrarouge.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de détection d'ultrasons et les moyens de capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge sont montés orientés dans une même direction sur un support.
Du fait que le dispositif de détection d'ultrasons et les moyens de capture d'images infrarouges pointent dans la même direction, on peut ainsi superposer directement les images infrarouges et les données ultrasonores, pour faciliter le diagnostic.
De préférence, le dispositif de détection d'ultrasons est équipé de moyens pour transposer les ultrasons détectés en un signal audible dans une bande de fréquence 0 à 20kHz, le signal audible étant délivré à des moyens d'écoute. Ainsi, l'opérateur équipé d'un casque peut balayer la scène à l'écoute des signaux détectés.
Avantageusement un tel système de localisation comprend des moyens de commande d'un actionneur destiné à faire pivoter ledit support d'un angle prédéterminé.
Ainsi, on peut procéder automatiquement à une analyse de la scène, échantillonnée selon un pas angulaire. Une cartographie de l'ensemble des fuites identifiées peut alors être produite.
Dans au moins un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits moyens de superposition comprennent des moyens d'affichage de ladite image des variations du signal infrarouge selon une échelle de couleur et de ladite image numérique selon une échelle de niveau de gris ou vice versa.
Ainsi, il est aisé d'identifier les flux thermiques correspondant aux phénomènes dynamiques par rapport à l'arrière-plan statique que sont les installations, les équipements ou les machines présents dans la scène industrielle.
Dans la présente demande de brevet, l'usage du verbe « comporter » ou « comprendre » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un premier exemple de mode de réalisation d'un système de localisation d'une fuite d'un gaz selon l'invention ;
- les figures 2a et 2b sont des vues, respectivement en perspective et de face, d'un deuxième exemple de mode de réalisation d'un système de localisation d'une fuite d'un gaz selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un autre système de localisation de fuite selon l'invention, en situation dans une scène industrielle ;
- la figure 4 représente sous forme de schéma-bloc les étapes d'un exemple de mode de réalisation d'un procédé de localisation d'une fuite d'un gaz selon l'invention, mis en œuvre à l'aide du système de localisation présenté en référence à la figure 3 ;
- les figures 5a, 5b et 5c sont des vues schématiques d'un écran représentant une fuite détectée par la caméra infrarouge d'un système de localisation de fuites présenté en référence à la figure 1 ou à la figure 2a ;
- la figure 6 est vue de dessus d'une scène industrielle dans laquelle sont effectuées des localisations par triangulation.
6. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention 6.1. Exemple de mode de réalisation de l'invention
On a illustré sur la figure 1 un exemple de mode de réalisation d'un système de localisation de fuites d'air comprimé selon l'invention.
Ce système 100 comprend une caméra ultrasonore 110 permettant une capture d'un signal ultrasonore dans une direction et une caméra infrarouge 150, destinée à capturer une image infrarouge de la scène.
Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, la caméra ultrasonore 110 est une caméra LEAKSHOOTER LKS1000 de SYNERGYS- TECHNOLOGIES (marques déposées), présentant une sensibilité permettant à une distance de 20m de détecter une fuite de 0,1mm d'air comprimé sous 3 bars de pression et la caméra infrarouge 150 est une caméra FLIR GF306 (marque et modèle déposés) dont la sensibilité est de 25mK.
La caméra ultrasonore 110 et la caméra infrarouge 150 sont montées sur une plate-forme 190 et positionnées selon le même axe de visée 180. Le système ainsi constitué permet de viser une même zone d'analyse dans une scène industrielle.
Pour réaliser les mesures, la caméra ultrasonore 110 comprend un cône de concentration 120 monté à l'avant, dans la direction et l'alignement avec l'axe d'un capteur ultrasonore (non représenté sur la figure 1). Toujours selon cette direction et cet alignement, la caméra ultrasonore 110 comprend un capteur d'image (non représenté sur la figure 1). La caméra ultrasonore 110 est également équipée d'un écran 130. Enfin, la caméra ultrasonore 110 comprend un moyen d'écoute du signal ultrasonore via une prise 140 pour un casque audio. Pour cela, le signal ultrasonore est transposé dans la bande de fréquence audible par l'homme. La transposition est de type temps réel, permettant une écoute immédiate. Cette transposition est par exemple obtenue par la méthode de détection hétérodyne ou par la méthode dite de division de fréquence.
Afin de faciliter la détection des fuites, une image 500 d'une zone d'analyse d'un milieu ou d'une scène industrielle, acquise par le capteur d'image, s'affiche sur l'écran 130. Cette image 500, dont un exemple est illustré sur la figure 5a, est enrichie d'informations telles que le nombre de décibels émis 510 par la fuite et le gain 520 réglé par l'opérateur sur l'amplificateur du signal fournit par le capteur ultrasonore. Cette image 500 comprend également une cible 530 qui apparaît lorsque l'opérateur vise un point précis de fuite, par exemple une fuite 550 à la jonction de deux tuyaux telle qu'on peut le voir sur la figure 5a. Pour améliorer l'interprétation des informations, la couleur de cette cible 530 varie en fonction de l'intensité du signal capturé, qui dépend de la direction du système de détection 100, de la proximité de la fuite 550 et du gain choisi.
La caméra infrarouge 150 comprend un objectif 160 aligné avec un filtre passe-bande et un capteur à infrarouge refroidi (non représenté sur la figure 1). Le filtre passe-bande est un filtre sélectif déterminant une bande passante pour la caméra infrarouge 150. Ce filtre passe-bande laisse passer le proche, moyen ou lointain infrarouge, selon le modèle de la caméra infrarouge 150. L'axe de l'objectif 160 est par ailleurs parallèle à l'axe de visée 180 du système de localisation 100.
La caméra infrarouge 150 comprend également un écran 170 permettant de visualiser une image obtenue par soustraction de deux images capturées successivement en temps réel par le capteur infrarouge.
Pour visualiser les phénomènes dynamiques d'écoulement, la caméra infrarouge 150 procède à une soustraction de deux images capturées successivement en temps réel.
Un exemple d'une telle image est schématisée sur la figure 5b. Comme on peut le voir sur cette figure 5b, cette image 570 permet de distinguer des perturbations thermiques devant l'arrière-plan de la scène, délimitant l'enveloppe 560 d'un nuage d'air comprimé s'échappant du point de fuite 550.
6.2. Autre exemple de mise en œuyre de l'invention
La figure 3 illustre une scène 300 industrielle dans laquelle est mise en œuvre une détection d'une fuite à l'aide d'un système de localisation d'une fuite de gaz 310 selon l'invention, fixé sur un trépied 320. Dans cet exemple, cette scène 300 industrielle est une salle où sont disposés des alternateurs
390 d'une centrale électrique. Ces alternateurs 390 entrant dans une classe de puissance et un rendement élevé sont réfrigérés par la circulation d'hydrogène en phase gazeuse (H2). En effet, l'hydrogène possède une conductibilité thermique sept fois plus élevée que l'air. De plus, pour la même pression absolue, la densité de l'hydrogène n'atteint qu'un dixième de celle de l'air pour une capacité thermique volumétrique identique et un coefficient de convection une fois et demi plus grand. En fonctionnement, la température de l'hydrogène s'élève à 60°C, lorsque la température de peau des alternateurs 390 est comprise entre 30°C et 40°C. Dans le cas où la température atteint le seuil critique de 70°C, les alternateurs 390 sont arrêtés.
Bien que n'étant pas polluant, l'hydrogène est un gaz dangereux, car explosif lorsqu'il est mélangé avec de l'air. De plus, dans les alternateurs 390, le gaz circule sous une pression comprise entre +3 bars et +6 bars. Pour ces raisons, les alternateurs 390 sont équipés d'une enveloppe résistant à la pression. Ils nécessitent par ailleurs des installations supplémentaires 380 pour le traitement du gaz de refroidissement et des dispositifs spéciaux d'étanchéité 370 à tous les étages de l'installation.
Pour garantir la sécurité, il faut donc vérifier l'étanchéité de l'ensemble de l'installation. Pour cela, un opérateur dans la scène 300 a disposé le système de localisation 310 fixé sur un trépied 320 en une position fixe SI. Pour permettre un balayage angulaire de la scène 300, le trépied 320 est monté pivotant pour permettre la rotation du système de détection 310 autour d'un axe vertical.
Les étapes d'un exemple de procédé de localisation d'une fuite d'hydrogène proposé par l'invention mis en œuvre par un opérateur dans la scène 300 est maintenant décrit en détail au regard de la figure 4.
Le procédé de localisation d'une fuite d'hydrogène 400 débute par une étape 410 de recherche d'un pic ultrasonore pouvant caractériser une fuite d'hydrogène. Cette étape 410 de recherche d'un pic ultrasonore comprend l'enchaînement des étapes 415 à 426, dans lesquelles, l'opérateur, après avoir choisi une position SI, fixe dans la scène 300, et relevé les coordonnées de cette position SI dans une étape 415, balaye la scène 300 à l'aide du système de localisation 310 dans une étape 420.
Pour cela, l'opérateur choisit une première direction de détection lors d'une étape 422, en faisant varier la position angulaire 330 du système de localisation 310 horizontalement.
Dans cette direction de détection, l'opérateur cherche, dans une étape 424, à identifier la présence ou non d'un pic ultrasonore. Le signal ultrasonore mesuré est transposé par le dispositif de capture ultrasonore, d'une part en un signal ultrasonore audible par l'opérateur et d'autre part en un niveau acoustique s'affichant sur l'écran. Ainsi l'opérateur est aidé dans son diagnostic.
En l'absence d'un pic ultrasonore, l'opérateur recommence à l'étape 422 en choisissant une nouvelle direction de détection.
Tant que l'opérateur n'a pas détecté de pic ultrasonore, il poursuit sa recherche pour une nouvelle direction de détection et répète les étapes 422 à 424. L'opérateur parcourt ainsi, la scène 300, jusqu'à détecter un pic ultrasonore et selon la scène et les besoins pour une amplitude jusqu'à 360°.
Lorsqu'il détecte un pic ultrasonore, l'opérateur relève l'orientation de la direction où un pic ultrasonore est détecté dans une étape 426. Par exemple, il relève l'angle formé par cette direction par rapport à une direction de référence constitué par exemple de la position SI courante du système de localisation et une position préétablie R.
Dans une variante, le relevé des coordonnées de la position SI est effectué à n'importe quelle étape préalable au relevé de l'orientation de l'étape 426. L'opérateur capture ensuite une première image infrarouge et une deuxième image infrarouge de ladite scène selon la direction déterminée du pic ultrasonore détectée, dans une étape 432. Les deux images capturées sont acquises en temps réel. L'image infrarouge fournie, également appelée image des variations du signal infrarouge est calculée dans une étape 434, par soustraction des deux images successives obtenues. L'image infrarouge, ainsi calculée, est visible en direct par l'opérateur. Cette image infrarouge calculée conserve l'information des flux thermiques résultant des phénomènes dynamiques de convection et de turbulence se produisant au niveau de la fuite. Dans l'image infrarouge calculée, les éléments statiques, c'est-à-dire l'image de l'arrière-plan de l'installation, sont supprimés, donc invisibles.
Dans une étape 436, une image numérique de la scène dans ladite direction du pic ultrasonore est obtenue permettant la superposition dans une étape 438 de cette image numérique avec l'image des variations du signal infrarouge.
Les étapes 432 à 438 constituent une étape 430 de traitement infrarouge.
Ensuite, l'opérateur analyse l'image des variations du signal infrarouge illustrée sur la figure 5b pour identifier la présence de perturbations thermiques 560 caractéristiques d'une fuite 550 de gaz dans l'image, ou signature infrarouge, correspondant à une zone de mouvement de gaz, dans une étape 440. Selon l'angle de visée, cette signature infrarouge 560 peut comprendre un cône de dispersion caractéristique d'un jet provenant d'une fuite et/ou des volutes. La présence ou non d'un jet dans l'image des variations du signal infrarouge dépend de l'angle de capture des deux images infrarouges par rapport à la direction du jet.
Si des perturbations caractéristiques d'une fuite du gaz sont absentes, alors, l'opérateur supprime la signature ultrasonore dans une étape 450. Dans le cas contraire, en présence de ladite signature infrarouge, lors d'une étape 460 l'opérateur tente d'identifier à l'aide de l'image superposée des variations du signal infrarouge sur l'image numérique, quel élément d'un équipement, tel que soufflet ou une bride, par exemple, est tangent à la zone de mouvement du gaz et pourrait constituer le point de fuite.
Pour avantageusement compléter la localisation, après l'étape 460, l'opérateur mesure, dans une étape 470, la concentration en gaz à l'aide d'un analyseur de gaz portatif, par exemple à la source d'émission de la fuite.
Enfin, l'opérateur enregistre sur un support de stockage les caractéristiques de ladite fuite comme sa position, la concentration en gaz, les images horodatées capturées et toutes autres informations utiles relatives à la scène industrielle analysée, dans une étape 480. Dans une variante, l'opérateur relève la position de ladite fuite au moment où il détecte la signature infrarouge d'une fuite de gaz ou un pic ultrasonore.
6.3. Autre exemple de mode de réalisation de l'invention
On a représenté, en référence aux figures 2a et 2b, un autre exemple de mode de réalisation d'un système de localisation de fuites 200. Ce système de détection 200 comprend un capteur ultrasonore disposé dans l'axe d'un cône de concentration 220 et un capteur infrarouge à une extrémité d'un objectif 260. Chaque capteur est orienté selon la même direction sur un axe parallèle à l'axe 280 du système de détection 200.
Pour restituer les informations capturées, le système de localisation 200 comprend une prise 240 pour un casque audio permettant l'écoute du signal ultrasonore transposé dans la bande de fréquence audible par l'homme. Le système de localisation 200 comprend de plus un écran 230 pour l'affichage d'une image I de la scène S et de l'ensemble des informations liées à la détection, décrites dans le mode de réalisation précédent. En particulier, le système de localisation 200 produit une image infrarouge calculée par soustraction de deux images consécutives acquises en temps réel.
Dans une variante de ce mode de réalisation de l'invention, il peut être envisagé que le système de localisation 200 affiche une image combinée 590, dont un exemple est illustrée sur la figure 5c, regroupant les informations issues du capteur ultrasonore avec les images provenant du capteur infrarouge.
Sur l'exemple d'image combinée 590 on peut voir une jonction de gaines de puissance 580 permettant de raccorder un alternateur de centrale électrique à un transformateur de puissance (non représentés). Ces gaines entourent un conducteur électrique nu véhiculant une tension électrique de 20KVolts sous une très forte intensité. Pour interdire la présence de poussières dans la gaine et ainsi éviter tout arc électrique, la gaine est en surpression. De l'air comprimé circule à une pression de 15 mbars dans les gaines 580. Lors d'une fuite d'air comprimé, la détente de l'air comprimé s'échappant dans l'air produit un signal ultrasonore à une fréquence approximative de 40kHz pour un niveau sonore de 51dB. L'écart de température entre l'air ambiant et l'air comprimé s'échappant est de l'ordre de 0, 1°C.
L'image combinée 590 permet de visualiser la cible 530 issue de la capture ultrasonore, incrustée sur l'image infrarouge 570 comprenant la signature infrarouge 560 d'une fuite d'air comprimé.
Dans des variantes de ce mode de réalisation de l'invention, il peut être prévu que :
- l'écran comprend une zone d'affichage d'un vumètre 540 matérialisant l'amplitude 545 du signal ultrasonore. Ce vumètre comprend des zones 541 de couleurs différentes, délimitées par des seuils 542 réglables, permettant de situer aisément et rapidement le niveau de l'amplitude 545 du signal ultrasonore ;
- dans la superposition de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique, les phénomènes dynamiques correspondant à des flux thermiques sont représentés selon une échelle de couleur et les éléments statiques de l'arrière-plan, en niveau de gris. Ainsi, il est plus aisé de localiser l'origine de la fuite ;
- le système de localisation 200 comprend des moyens de communication avec un ordinateur portable, permettant le transfert des informations ultrasonores et infrarouges au fur et à mesure de leurs acquisitions. Cet ordinateur portable comprend avantageusement des moyens de traitement desdites informations pour effectuer automatiquement une corrélation entre les informations issue du capteur ultrasonore et les informations issues du capteur infrarouge afin d'identifier la présence de la fuite. L'ordinateur portable comprend de plus, des moyens d'archivage de ces informations.
6.4. Exemple de mise en œuyre par triangulation
Dans un paysage ou une scène industrielle complexe, comportant différentes sources de perturbations, par exemple des réflexions ultrasonores, les moyens de capture du signal ultrasonore peuvent induire en erreur sur l'origine d'une fuite. Dans ce cas, il est avantageux de recourir à une localisation de la fuite par triangulation. L'opérateur est ainsi amené à répéter les étapes du procédé de localisation décrit ci-dessus en référence à la figure 4, à partir d'une seconde position dans le repère du système de localisation, la seconde position étant distante de la position initiale, pour obtenir une seconde orientation du pic ultrasonore.
La figure 6 illustre une scène industrielle vue de dessus, dans laquelle la localisation d'une fuite F est réalisée depuis une première position, encore appelée station SI, puis depuis une deuxième station S2.
Lors du procédé de localisation de la fuite, l'opérateur repère la position de la station SI et identifie la fuite F dans la direction de la droite d l . De même, l'opérateur repère la position de la station S2 et identifie la direction de la droite d2. Enfin, par une étape de triangulation, il détermine l'intersection entre les droites d l et d2 pour trouver l'emplacement de la fuite.
Pour localiser le point de fuite, on reconstitue une représentation tridimensionnelle de la zone de mouvement du gaz correspondant à la fuite, au niveau de l'intersection entre les droites d l et d2. Cette représentation tridimensionnelle met en évidence le contour tridimensionnel de la zone de mouvement de gaz. Puis on cherche à localiser la base de la fuite identifiable par la forme tronconique du départ d'un jet. A défaut d'identifier le départ d'un jet sur la représentation tridimensionnelle, on peut également rechercher un élément de la scène industrielle, tel qu'une bride ou une portion de conduite, tangent au contour de la zone de mouvement de gaz.
Pour localiser les deux stations d l et d2, l'opérateur procède selon une méthode connue. Par exemple, il peut utiliser un GPS (acronyme de « Global Positioning System » en anglais).
Lorsque l'opérateur est dans un bâtiment et qu'il ne peut pas capter des signaux GPS, celui-ci peut définir un système de coordonnées ou référentiel local. Pour cela, il choisit un point de référence R relatif au bâtiment et définit les coordonnées de ce point de référence R. Ensuite, il détermine la distance 11 séparant la station SI de la référence R. Enfin, il déduit les coordonnées de la station SI . Ainsi, l'opérateur a créé son référentiel local. À l'aide de ce référentiel local, lors de l'identification de la direction d l de la fuite F, l'opérateur mesure l'angle a l(R,Sl,d l), par exemple avec un théodolite, pour situer la droite d l dans le référentiel précédemment défini.
Lorsqu'il localise la fuite depuis la deuxième station S2, l'opérateur détermine la position de la deuxième station S2, par exemple en mesurant la distance 12 séparant la station S2 du point de référence R, puis en mesurant la distance 13 entre la station S2 et la station SI. Enfin, lors de l'identification de la direction d2 de la fuite F, il mesure l'angle a2(R,S2,d2) de la même manière que précédemment.
En cas d'incertitude sur la précision des mesures et des calculs de triangulation, l'opérateur peut contrôler les résultats en répétant le procédé depuis une troisième station S3 et ainsi affiner la précision de la localisation de la fuite.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de localisation dans une scène industrielle d'une fuite d'un gaz prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
A) identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons détectés par un dispositif de détection d'ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé, par balayage à partir d'une position fixe d'au moins une partie de ladite scène à l'aide dudit dispositif de détection d'ultrasons ;
B) capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge de ladite scène dans ladite direction, vue de ladite position, lesdites captures étant espacées au plus de 2 secondes ;
C) obtention d'une image des variations du signal infrarouge par soustraction de ladite première image dans ladite deuxième image ou vice versa ;
D) obtention d'une image numérique de ladite scène dans ladite direction vue de ladite position ;
E) superposition de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique ;
F) identification d'une zone de mouvement de gaz correspondant à ladite fuite dans ladite image des variations du signal infrarouge.
2. Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'identification dans ladite image numérique d'un élément appartenant au groupe comprenant :
- portion d'enceinte ;
- portion de conduite ;
- soufflet ;
- bride ;
tangent à ladite zone de mouvement de gaz, à l'aide de ladite superposition de ladite image des variations du signal infrarouge et de ladite image numérique, correspondant au point d'émission de ladite fuite.
3. Procédé de localisation d'une fuite d'un gaz selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape A) d'identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé comprend une étape de repérage de ladite position fixe et de ladite direction identifiée dans un référentiel prédéterminé.
4. Procédé de localisation d'une fuite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de sauvegarde sur un support d'enregistrement d'une position de ladite zone de mouvement de gaz identifiée dans ladite image des variations du signal infrarouge et/ou dans ladite image numérique .
5. Procédé de localisation d'un point de fuite d'un gaz prédéterminé dans une scène industrielle caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- localisation d'une fuite d'un gaz depuis une première position fixe par la mise en œuvre des étapes A) à F) du procédé selon la revendication 1, de sorte à obtenir un contour de ladite zone de mouvement de gaz dans une première image des variations du signal infrarouge ;
- localisation de ladite fuite d'un gaz depuis une seconde position fixe par la mise en œuvre des étapes A) à F) du procédé selon la revendication 1, de sorte à obtenir un contour de la zone de mouvement de gaz dans une deuxième image des variations du signal infrarouge ;
- reconstitution à partir d'au moins ledit contour dans ladite première image et ledit contour dans ladite deuxième image d'une représentation tridimensionnelle de ladite zone de mouvement de gaz résultant de ladite fuite ;
- identification d'une portion de ladite représentation tridimensionnelle de ladite zone de mouvement de gaz sensiblement tronconique, correspondant à la base d'un jet de gaz ;
- identification de la base de ladite portion sensiblement tronconique de surface minimale, correspondant audit point de fuite.
6. Procédé de localisation d'un point de fuite, selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite étape de reconstitution d'une représentation tridimensionnelle comprend une étape de recalage de la position dans l'espace dudit contour dans ladite deuxième image par rapport à celle de ladite deuxième image.
7. Système de localisation dans une scène industrielle d'une fuite d'un gaz prédéterminé pour la mise en œuvre du procédé de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend :
un dispositif de détection d'ultrasons ;
- des moyens d'identification d'une direction dans laquelle le niveau des ultrasons détectés par ledit dispositif de détection d'ultrasons est supérieur à un seuil prédéterminé, comprenant des moyens de balayage à partir d'une position fixe d'au moins une partie de ladite scène à l'aide dudit dispositif de détection d'ultrasons ;
- des moyens de capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge de ladite scène dans ladite direction, vue de ladite position, lesdites captures étant espacées au plus de 2 secondes ; des moyens d'obtention d'une image des variations du signal infrarouge par soustraction de ladite première image dans ladite deuxième image ou vice versa ;
des moyens d'obtention d'une image numérique de ladite scène dans ladite direction à partir de ladite position ;
des moyens de superposition de ladite image des variations du signal infrarouge avec ladite image numérique ;
- des moyens d'identification d'une zone de mouvement de gaz correspondant à ladite fuite dans ladite image des variations du signal infrarouge.
8. Système de localisation d'une fuite selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de détection d'ultrasons et les moyens de capture d'une première et d'une deuxième image infrarouge sont montés orientés dans une même direction sur un support.
9. Système de localisation d'une fuite selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande d'un actionneur destiné à faire pivoter ledit support d'un angle prédéterminé.
10. Système de localisation d'une fuite selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de superposition comprennent des moyens d'affichage de ladite image des variations du signal infrarouge selon une échelle de couleur et de ladite image numérique selon une échelle de niveau de gris ou vice versa.
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