WO2001081885A1 - Procede et installation pour detecter et localiser une source de bruits et vibrations - Google Patents
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- WO2001081885A1 WO2001081885A1 PCT/FR2001/001278 FR0101278W WO0181885A1 WO 2001081885 A1 WO2001081885 A1 WO 2001081885A1 FR 0101278 W FR0101278 W FR 0101278W WO 0181885 A1 WO0181885 A1 WO 0181885A1
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- 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
- G01M3/243—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 for pipes
Definitions
- the present invention relates to the detection and localization of sources of noise and vibration, such as leaks or shocks appearing in a fluid transport pipe.
- each sensor is part of a detection device connected to each other by a wired or radio type link.
- a detection system has a major drawback relating to the obligation to limit the spacing between two neighboring detection devices, which does not make it possible to monitor a pipe having a great length.
- the object of the invention therefore aims to remedy the drawbacks stated above by proposing a technique suitable for locating with precision a source of noise and vibration over a long length of a pipeline for transporting a fluid with a number limited detection devices, while allowing the use of conventional communication systems and minimizing their use.
- the method according to the invention for detecting and locating a source of noise and vibration following an impact and / or a leak occurring on a pipe for transporting a fluid consists of:
- the method consists:
- Another object of the invention is to propose a technique making it possible to detect a source of noise and vibration, such as a leak and / or a shock occurring on the pipe likely to affect the integrity of the pipe.
- the method consists in analyzing said signals by carrying out, in a determined frequency domain, the determination of the energy of each signal in this band and in comparing it with a triggering threshold in order to detect the appearance of a leak.
- the method according to the invention consists in analyzing said signals by sampling said signals during sampling periods, so that the samples of each period are added and compared with threshold values.
- Another object of the invention is to provide an installation for detecting and locating a source of noise and vibration following an impact and / or a leak occurring on a pipe for transporting a fluid.
- this installation comprises: - at least two detection devices each comprising:
- An acoustic or vibratory magnitude sensor intended to be mounted on the pipeline at a location separate from the location where the other sensor is mounted, by a given distance
- a system for receiving a dating signal transmitted by a transmission network common to said devices
- control center comprising:
- Fig. 1 is a diagram explaining the implementation of a detection installation according to the invention.
- Fig. 2 is a functional block diagram explaining an alternative embodiment of a detection device according to the invention.
- Fig. 3 is a form of a time signal corresponding to the appearance of a leak.
- Fig. 4 is a curve illustrating the energy as a function of time for a time signal received corresponding to the appearance of a leak.
- Fig. 5 is a form of a time signal corresponding to the appearance of a shock.
- the subject of the invention relates to a method and an installation 1 ensuring the detection and localization of a source of noise and vibrations S likely to appear on a pipe 2 for transporting a fluid in the general sense .
- a transport pipe 2 can be made in any suitable manner for the transport of a fluid, such as a liquid or a gas, and be placed in the open air, buried or immersed.
- the installation 1 comprises at least two and, in the example illustrated, three detection devices 3 each comprising a vibration or acoustic wave sensor 4 intended to be mounted on the pipe 2.
- Each sensor 4 is separated from each sensor neighbor, with a distance D which may be of equal or different value for each pair of neighboring sensors thus formed.
- the sensors 4 can thus be separated from each other by a distance D of the order of a few kilometers or a few tens of kilometers.
- each acoustic or vibratory magnitude sensor 4 is constituted by an accelerometer, a hydrophone, a geophone, a microphone, etc.
- Each detection device 3 comprises a system 5 for receiving a dating signal transmitted by a transmission network 6 common to the various detection devices 3. It should be understood that the transmission network 6 is adapted to simultaneously supply all the detection devices 3 installed along line 2, the same dating signal. According to a preferred variant embodiment, the transmission network 6 is a GPS (Global Positioning System) network. According to this exemplary embodiment, each reception system 5 of a detection device 3 comprises a GPS antenna 7 connected to a GPS receiver 8.
- Each detection device 3 comprises a communication system 9 with a control center 10 common to the various detection devices 3 installed along the pipe 2.
- the detection devices 3 communicate with the common control center 10 via a communication network 11 of all types, such as, for example, a GSM network, a satellite or wired telephone network, a radio or fiber optic communication network, etc.
- a communication network 11 of all types, such as, for example, a GSM network, a satellite or wired telephone network, a radio or fiber optic communication network, etc.
- each detection device 3 is provided with a modem 12, while the common control center 10 is equipped with a communication interface circuit 13 which is connected to a control and processing unit 14 structured around mainly a computer associated with means of specific programming whose main functions will be described in the following description.
- Each detection device 3 comprises means 17 adapted to record and date, using the dating signal supplied by the transmission network 6, the time electrical signal delivered by each sensor 4.
- the means 17 of each device 3 are connected at the input to a sensor 4 by means of an amplifier or conditioner 18 of the time signal delivered by the sensor 4.
- the means 17 comprise means of analysis 20 of the signals delivered by the sensors, so as to detect the appearance of a source of noise and vibrations at a triggering instant tj.
- These means of analysis which will be described more precisely in the following description, are mounted at the output of amplifier 18.
- each detection device 3 comprises a power supply 29 for the various circuits, preferably connected to an energy source of the type mains, rechargeable battery or battery, for example.
- a series (two or more) of detection devices 3 is installed in various suitable locations along the pipe 2 to be monitored.
- the sensors 4 are mounted on the pipe 2, being separated two by two from a known measurement D which may be equal to or different from a pair of neighboring sensors.
- Each detection device 3 receives the time signal s (fig. 3 and 5) delivered by the associated sensor 4 and a common dating signal transmitted by the transmission network 6.
- Each detection device 3 records the time electrical signal s delivered by the associated sensor 4 and ensures its dating using the signal delivered by the transmission network 6.
- Each signal delivered by the sensors 4 is analyzed by the analysis means 20.
- the corresponding detection device 3 As soon as one of the analysis means 20 detects the appearance of a source of noise and vibration, at a triggering instant ti, the corresponding detection device 3, called the trigger, ensures the transmission to the control center 10, of at least the triggering instant tj and an identifier of said detection device, said trigger.
- the control center 10 then transmits at least the neighboring detection device (s) of the trigger device 3, the trigger instant ti.
- the trigger detection device 3 corresponds to the device placed in the middle of the other two, so that the control center 10 transmits at least to these two neighboring detection devices 3 the trigger time ti.
- the center of control 10 can transmit the triggering instant ti to the other detection devices 3 more or less close to the device called the trigger.
- All the detection devices 3 knowing the triggering instant ti, namely, in the example illustrated, the triggering device and the two neighboring devices, transmit to the control center 10, preferably at the latter's request, to the minus the portion of the dated signal appearing during an analysis period Ta determined in advance, including the trigger time tj. It should be noted that the dated part of the signal originating from the trigger device 3 can be transmitted to the control center 10 when the trigger time tj is sent.
- the control center 10 analyzes said dated signals so as to measure the time difference in appearance ⁇ t of a common source of noise and vibration between at least two detection devices 3.
- the control center 10 thus makes it possible to determine the distance d from the source of noise and vibrations S with respect to one or other of the sensors 4 of a detection device 3. It should be noted that the distance d can be determined precisely, insofar as all the signals delivered by the sensors 4 are dated according to a common reference. Thus, the difference in the time ⁇ t of propagation of the leakage noise towards two sensors can be determined precisely. This time difference ⁇ t can be obtained in different ways, such as for example, by implementing an intercorrelation technique between two signals, taking into account the time difference appearing between the instants of triggering of two signals or, more precisely , by determining the instant of appearance of the triggering phenomena by analysis of the recorded signals.
- each detection device 3 sends the information to the control center only after having detected the appearance of a source of noise and vibration using the analysis means 20. It follows that the communication network 11 is not permanently occupied. In the example illustrated, each detection device 3 records the dated signals in a rotating memory, so as to obtain the recording of the signals corresponding at least to the chosen analysis period Ta. This analysis period Ta has a sufficient duration, so that the signals taken into account by the neighboring detection devices 3 comprise the characteristic part of the appearance of a source of noise and vibrations. Each detection device 3 knowing the triggering instant ti (namely triggering devices and neighbors) transmits to the control center 10, the part of the signal appearing during the analysis period Ta and before its erasure by the following values of the signal.
- each detection device 3 knowing the triggering instant ti transmits to the control center 10, at least the portion of the dated signal appearing during the analysis period Ta substantially centered on the triggering instant tj. Such a transmission thus makes it possible to know the shape of the signal before and after the instant ti of the appearance of the source of noise and vibrations S.
- the analysis means 20 are able to detect at least the appearance of a leak.
- the analysis means 20 comprise a band filter 31 connected at the output of the amplifier 18 and making it possible to select a frequency domain specific to the pipeline.
- the output of this band filter 31 is connected to a circuit 32 for measuring the energy E (fig. 4) in this frequency band of the detected signal.
- the measurement circuit 32 makes it possible to measure the energy in this band by detection of the effective value (RMS).
- This energy value E is compared with a triggering threshold Si above which a leak is detected. When the value of the energy E reaches the threshold Si, this corresponds to the appearance of the triggering instant ti.
- the value of the energy E is compared during a determined duration Ti, so that a leak is detected when the value of the energy E of each signal exceeds the triggering threshold Si during a determined duration Ti.
- the analysis means 20 make it possible to detect at least the appearance of a shock.
- Ways analysis 20 include an anti-kink filter 33 also placed at the output of the amplifier 18.
- the amplified and filtered analog signal s is sampled during sampling periods t e .
- each of the sampled points is added to the sum of the samples already taken.
- the value of the sum is compared with positive and negative threshold values, in order to detect the appearance of a shock.
- the sum of the samples tends to remain close to a zero value.
- the control center 10 analyzes the corresponding dated signal, as well as the dated signals of the detection devices 3 adjacent to the triggering device .
- the device 3 which detects the appearance of a shock, sends, to the neighboring detection devices 3, the part of the signal appearing during an analysis period including the instant of trigger.
- Each neighboring detection device 3 is then configured in a particular detection mode consisting in performing an intercorrelation between its dated signal and the dated signal transmitted by the trigger detection device.
- the intercorrelated signal is then analyzed as described above, that is to say by sampling it during sampling periods te, so that the samples of each period are added and compared with threshold values, in view detect the appearance of a shock.
- This variant embodiment which aims to analyzing the signal resulting from the intercorrelation calculation rather than the signal from the sensor, has the advantage of improving the sensitivity of the detection devices 3 neighboring the triggering detection device.
- the installation 1 described above makes it possible to monitor over a long length, a transport pipe 2, with a limited number of detection devices 3, insofar as there are no technical constraints for the choice of the distance between two neighboring detection devices 3.
- the spacing between the detection devices 3 does not affect the accuracy of the measurements, insofar as the signals delivered by the sensors 4 are dated in a common manner allowing, by cross processing, to locate precisely a source of noise and vibration.
- the transfer of information between the detection devices 3 and the control center 10 is not carried out continuously, which makes it possible not to monopolize the communication network 11.
- the installation 1 makes it possible to locate a leak of the fluid transported by the pipeline and / or a shock likely to occur on the pipeline, following, for example, a hammer blow, a explosion, impact of a projectile, fall of an object, etc. Furthermore, when using a GPS type system, it can be envisaged to detect the movement of the consecutive pipe , especially a ground movement.
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Abstract
L'installation de localisation d'une source de bruits et vibrations comporte: au moins deux dispositifs de détection (3) comportant chacun un capteur (4) destiné à être monté sur une canalisation (2), un système de réception (5) d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission (6), des moyens pour enregistrer et dater le signal électrique temporel délivré par chaque capteur, un système de communication (9) avec un centre de contrôle (10) commun auxdits dispositifs (3) et apte à assurer la transmission d'au moins la partie de chaque signal daté apparaissant pendant une période d'analyse incluant un instant de déclenchement, et un centre de contrôle (10) comportant des moyens d'analyse des signaux datés de manière à mesurer la différence temporelle d'apparition d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection et des moyens pour déterminer la localisation de ladite source.
Description
PROCEDE ET INSTALLATION POUR DETECTER ET LOCALISER UNE SOURCE DE BRUITS ET VIBRATIONS
La présente invention se rapporte à la détection et à la localisation de sources de bruits et vibrations, telles que des fuites ou des chocs apparaissant dans une canalisation de transport d'un fluide.
Il est connu dans l'art antérieur de nombreuses techniques adaptées pour localiser une fuite dans une canalisation. Il est connu ainsi, par exemple, une technique consistant à monter sur la canalisation à surveiller, au moins deux capteurs de grandeur acoustique ou vibratoire, séparés l'un de l'autre par une distance connue D. Une fuite génère un bruit qui se propage en créant une fluctuation de pression dans le fluide et/ou une vibration de la structure de la canalisation. A partir de la mesure de la différence du temps Δt de propagation du bruit de fuite vers les deux capteurs et dès lors que la vitesse V de propagation du bruit dans la canalisation est déterminée, il est possible de déduire la distance d de la fuite par rapport à l'un des capteurs selon la relation : d = (D - VΔt) / 2.
D'une manière générale, chaque capteur fait partie d'un dispositif de détection reliés l'un à l'autre par une liaison filaire ou du type radio. Un tel système de détection présente un inconvénient majeur relatif à l'obligation de limiter l'espacement entre deux dispositifs de détection voisins, ce qui ne permet pas de surveiller une canalisation présentant une grande longueur.
Par ailleurs, il est connu, par le document DE 195 28 287, un procédé et une installation pour détecter une fuite sur une canalisation, consistant à monter au moins deux capteurs faisant partie chacun d'un dispositif de détection, en deux endroits de la canalisation, séparés l'un de l'autre. Chaque dispositif de détection est équipé d'un système de réception d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission commun aux dispositifs et d'un système de communication avec un centre de contrôle commun aux dispositifs. Les signaux électriques, délivrés par les capteurs, sont envoyés au centre de contrôle par le système de communication qui se trouve donc monopolisé fortement par le transfert des informations. Un tel procédé impose d'avoir recours à un système de communication dédié.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci- dessus en proposant une technique adaptée pour localiser avec précision, une source de bruits et vibrations sur une grande longueur d'une canalisation de transport d'un fluide avec un nombre limité de dispositifs de détection, tout en permettant d'utiliser les systèmes de communication classiques et en minimisant leur emploi.
Pour atteindre un tel objectif, le procédé selon l'invention pour détecter et localiser une source de bruits et vibrations consécutive à un choc et/ou à une fuite intervenant sur une canalisation de transport d'un fluide, consiste :
- à monter au moins deux capteurs de grandeur acoustique ou vibratoire faisant partie chacun d'un dispositif de détection, en deux endroits de la canalisation séparés l'un de l'autre,
- à équiper chaque dispositif de détection :
• d'un système de réception d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission commun auxdits dispositifs, • d'un système de communication avec un centre de contrôle commun auxdits dispositif. Selon l'invention, le procédé consiste :
- au niveau de chaque dispositif de détection, à enregistrer et dater, à l'aide du signal de datation, le signal électrique temporel délivré par chaque capteur,
- au niveau de chaque dispositif de détection, à analyser lesdits signaux datés, de manière à détecter l'apparition d'une source de bruits et vibrations à un instant de déclenchement,
- à assurer, pour au moins le dispositif ayant détecté l'apparition d'une source de bruits et vibrations et le ou les dispositifs) de détection voisin(s), la transmission vers le centre de contrôle, d'au moins la partie de chaque signal apparaissant pendant une période d'analyse incluant l'instant de déclenchement,
- à assurer, par le centre de contrôle : • l'analyse desdits signaux datés, de manière à mesurer la différence temporelle d'apparition d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection,
• et la localisation de la source de bruits et vibrations à partir de la vitesse de propagation de la source de bruits et vibrations dans la canalisation, de la distance de séparation entre lesdits capteurs et de la différence temporelle mesurée. Un autre objet de l'invention est de proposer une technique permettant de détecter une source de bruits et vibrations, telle qu'une fuite et/ou un choc intervenant sur la canalisation susceptible d'affecter l'intégrité de la canalisation.
Pour atteindre un tel objectif, le procédé consiste à analyser lesdits signaux en effectuant, dans un domaine fréquentiel déterminé, la détermination de l'énergie de chaque signal dans cette bande et à la comparer à un seuil de déclenchement en vue de détecter l'apparition d'une fuite.
En vue de détecter l'apparition d'un choc, le procédé selon l'invention consiste à analyser lesdits signaux en procédant à un échantillonnage desdits signaux pendant des périodes d'échantillonnage, de manière que les échantillons de chaque période soient ajoutés et comparés à des valeurs de seuils.
Un autre objet de l'invention est de proposer une installation de détection et de localisation d'une source de bruits et vibrations consécutive à un choc et/ou à une fuite intervenant sur une canalisation de transport d'un fluide. Conformément à l'invention, cette installation comporte : - au moins deux dispositifs de détection comportant chacun :
• un capteur de grandeur acoustique ou vibratoire destiné à être monté sur la canalisation en un endroit séparé de l'endroit où est monté l'autre capteur, par une distance donnée,
• un système de réception d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission commun auxdits dispositifs,
• des moyens pour enregistrer et dater à l'aide du signal de datation, le signal électrique temporel délivré par chaque capteur,
• un système de communication avec un centre de contrôle commun auxdits dispositifs et apte à assurer la transmission vers le centre de contrôle, d'au moins la partie de chaque signal daté apparaissant pendant une période d'analyse incluant un instant de déclenchement correspondant à l'apparition d'une source de bruits et vibrations,
• des moyens d'analyse des signaux de manière à détecter l'apparition d'une source de bruits et vibrations à un instant de déclenchement,
- et un centre de contrôle comportant :
• des moyens d'analyse des signaux datés de manière à mesurer la différence temporelle d'apparition d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection,
• des moyens pour déterminer la localisation de la source de bruits et vibrations à partir de la vitesse de propagation de la source de bruits et vibrations dans la canalisation de la distance de séparation entre les capteurs et de la différence temporelle mesurée.
La fig. 1 est un schéma explicitant la mise en oeuvre d'une installation de détection conforme à l'invention.
La fig. 2 est un schéma bloc fonctionnel explicitant une variante de réalisation d'un dispositif de détection conforme à l'invention. La fig. 3 est une forme d'un signal temporel correspondant à l'apparition d'une fuite.
La fig. 4 est une courbe illustrant l'énergie en fonction du temps pour un signal temporel reçu correspondant à l'apparition d'une fuite.
La fig. 5 est une forme d'un signal temporel correspondant à l'apparition d'un choc.
Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 1 et 2, l'objet de l'invention concerne un procédé et une installation 1 assurant la détection et la localisation d'une source de bruits et vibrations S susceptible d'apparaître sur une canalisation 2 de transport d'un fluide au sens général. Une telle canalisation de transport 2 peut être réalisée de toute manière appropriée pour le transport d'un fluide, tel qu'un liquide ou un gaz, et être placée à l'air libre, enterrée ou immergée.
L'installation 1 comporte au moins deux et, dans l'exemple illustré, trois dispositifs de détection 3 comportant chacun un capteur 4 de vibrations ou d'ondes acoustiques destiné à être monté sur la canalisation 2. Chaque capteur 4 est séparé de chaque capteur voisin, d'une distance D pouvant être de valeur égale ou différente pour chaque paire de capteurs voisins ainsi constitués. Les capteurs 4 peuvent ainsi être séparés entre eux d'une distance D de l'ordre de quelques kilomètres ou quelques
dizaines de kilomètres. A titre d'exemple, chaque capteur de grandeur acoustique ou vibratoire 4 est constitué par un accéléromètre, un hydrophone, un géophone, un microphone, etc.
Chaque dispositif de détection 3 comporte un système 5 de réception d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission 6 commun aux différents dispositifs de détection 3. Il doit être compris que le réseau de transmission 6 est adapté pour fournir simultanément à tous les dispositifs de détection 3 installés le long de la canalisation 2, un même signal de datation. Selon une variante préférée de réalisation, le réseau de transmission 6 est un réseau GPS (Global Positioning System). Selon cet exemple de réalisation, chaque système de réception 5 d'un dispositif de détection 3 comporte une antenne GPS 7 reliée à un récepteur GPS 8.
Chaque dispositif de détection 3 comporte un système 9 de communication avec un centre de contrôle 10 commun aux divers dispositifs de détection 3 installés le long de la canalisation 2. Les dispositifs de détection 3 communiquent avec le centre de contrôle commun 10 par l'intermédiaire d'un réseau de communication 11 de tous types, tels que, par exemple, un réseau GSM, un réseau téléphonique par satellite ou filaire, un réseau de communication radio ou par fibre optique, etc.. A cet effet, chaque dispositif de détection 3 est pourvu d'un modem 12, tandis que le centre de contrôle commun 10 est équipé d'un circuit interface de communication 13 qui est relié à une unité de contrôle et de traitement 14 architecturée autour principalement d'un ordinateur associé à des moyens de programmation spécifiques dont les fonctionnalités principales seront décrites dans la suite de la description.
Chaque dispositif de détection 3 comporte des moyens 17 adaptés pour enregistrer et dater, à l'aide du signal de datation fourni par le réseau de transmission 6, le signal électrique temporel délivré par chaque capteur 4. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, les moyens 17 de chaque dispositif 3 sont reliés en entrée, à un capteur 4 par l'intermédiaire d'un amplificateur ou conditionneur 18 du signal temporel délivré par le capteur 4. Dans l'exemple de réalisation illustré à la fig. 2, les moyens 17 comportent des moyens d'analyse 20 des signaux délivrés par les capteurs, de manière à détecter l'apparition d'une source de bruits et vibrations à un instant de déclenchement tj. Ces moyens d'analyse qui seront décrits plus
précisément dans la suite de la description, sont montés en sortie de l'amplificateur 18.
La sortie des moyens d'analyse 20 est reliée à un convertisseur analogique numérique 21 relié, en sortie, à un microprocesseur 22 de tous types connus. De manière classique, le microprocesseur 22 est relié par l'intermédiaire d'un bus de communication, à une mémoire vive 24, à une mémoire programmable 25, à une horloge 26, à des interfaces de sortie, telles qu'un écran 27 et un clavier 28. Le microprocesseur 22 est relié au récepteur GPS 8 et au modem 12. De manière classique, chaque dispositif de détection 3 comporte une alimentation 29 électrique pour les différents circuits, reliée, de préférence, à une source d'énergie du type secteur, batterie rechargeable ou pile, par exemple.
Le fonctionnement de l'installation 1 découle directement de la description qui précède.
Une série (deux ou plus) de dispositifs de détection 3 est installée en divers endroits appropriés le long de la canalisation 2 à surveiller. Les capteurs 4 sont montés sur la canalisation 2 en étant séparés deux à deux d'une mesure D connue pouvant être égale ou différente d'un couple de capteurs voisins à l'autre. Chaque dispositif de détection 3 reçoit le signal temporel s (fig. 3 et 5) délivré par le capteur 4 associé et un signal de datation commun transmis par le réseau de transmission 6. Chaque dispositif de détection 3 enregistre le signal électrique temporel s délivré par le capteur associé 4 et assure sa datation à l'aide du signal délivré par le réseau de transmission 6. Chaque signal délivré par les capteurs 4 est analysé par les moyens d'analyse 20. Dès qu'un des moyens d'analyse 20 détecte l'apparition d'une source de bruits et vibrations, à un instant de déclenchement ti, le dispositif de détection 3 correspondant, dit déclencheur, assure la transmission vers le centre de contrôle 10, d'au moins l'instant de déclenchement tj et d'un identificateur dudit dispositif de détection, dit déclencheur. Le centre de contrôle 10 transmet alors au moins au(x) dispositifs) de détection voisin(s) du dispositif déclencheur 3, l'instant de déclenchement ti. Comme illustré dans l'exemple de la fig. 1, le dispositif de détection déclencheur 3 correspond au dispositif placé au milieu des deux autres, de sorte que le centre de contrôle 10 transmet au moins à ces deux dispositifs de détection 3 voisins l'instant de déclenchement ti. Bien entendu, le centre de
contrôle 10 peut transmettre l'instant de déclenchement ti aux autres dispositifs de détection 3 plus ou moins proches du dispositif dit déclencheur.
Tous les dispositifs de détection 3 connaissant l'instant de déclenchement ti, à savoir, dans l'exemple illustré, le dispositif déclencheur et les deux dispositifs voisins, transmettent vers le centre de contrôle 10, de préférence à la requête de ce dernier, au moins la partie du signal datée apparaissant pendant une période d'analyse Ta déterminée à l'avance, incluant l'instant de déclenchement tj. Il est à noter que la partie du signal datée provenant du dispositif déclencheur 3 peut être transmise au centre de contrôle 10 lors de l'envoi de l'instant de déclenchement tj. Le centre de contrôle 10 procède à l'analyse desdits signaux datés, de manière à mesurer la différence temporelle d'apparition Δt d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection 3. Le centre de contrôle 10 assure également la localisation de la source de bruits et vibrations S à partir de la vitesse de propagation V de la source de bruits et vibrations dans la canalisation, de la distance D de séparation entre lesdits capteurs et de la différence temporelle mesurée Δt en appliquant la relation d = (D - VΔt) / 2.
Le centre de contrôle 10 permet ainsi de déterminer la distance d de la source de bruits et vibrations S par rapport à l'un ou l'autre des capteurs 4 d'un dispositif de détection 3. Il est à noter que la distance d peut être déterminée de manière précise, dans la mesure où tous les signaux délivrés par les capteurs 4 sont datés selon une référence commune. Ainsi, la différence du temps Δt de propagation du bruit de fuite vers deux capteurs peut être déterminée de manière précise. Cette différence de temps Δt peut être obtenue de différentes manières, telle que par exemple, en mettant en oeuvre une technique d'intercorrélation entre deux signaux, en prenant en compte le décalage temporel apparaissant entre les instants de déclenchement de deux signaux ou, plus précisément, en déterminant l'instant d'apparition des phénomènes de déclenchement par analyse des signaux enregistrés. De plus, il est à noter que chaque dispositif de détection 3 envoie les informations au centre de contrôle uniquement après avoir détecté l'apparition d'une source de bruits et vibrations à l'aide des moyens d'analyse 20. Il s'ensuit que le réseau de communication 11 n'est pas occupé en permanence.
Dans l'exemple illustré, chaque dispositif de détection 3 enregistre les signaux datés dans une mémoire tournante, de manière à obtenir l'enregistrement des signaux correspondant au moins à la période d'analyse Ta choisie. Cette période d'analyse Ta présente une durée suffisante, de manière que les signaux pris en compte par les dispositifs de détection voisins 3 comportent la partie caractéristique de l'apparition d'une source de bruits et vibrations. Chaque dispositif de détection 3 connaissant l'instant de déclenchement ti (à savoir dispositifs déclencheur et voisins) transmet au centre de contrôle 10, la partie du signal apparaissant pendant la période d'analyse Ta et avant son effacement par les valeurs suivantes du signal. Pour ce faire, il peut être prévu d'arrêter l'enregistrement du signal daté au terme de sa période d'analyse Ta jusqu'à ce que cette partie du signal soit transmise au centre de contrôle 10. L'enregistrement du signal est alors poursuivi. De préférence, chaque dispositif de détection 3 connaissant l'instant de déclenchement ti assure la transmission vers le centre de contrôle 10, d'au moins la partie du signal datée apparaissant pendant la période d'analyse Ta sensiblement centrée sur l'instant de déclenchement tj. Une telle transmission permet ainsi de connaître la forme du signal avant et après l'instant ti de l'apparition de la source de bruits et vibrations S.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, les moyens d'analyse 20 sont aptes à détecter au moins l'apparition d'une fuite. A cet effet, les moyens d'analyse 20 comportent un filtre de bande 31 relié en sortie de l'amplificateur 18 et permettant de sélectionner un domaine fréquentiel propre à la canalisation. La sortie de ce filtre de bande 31 est reliée à un circuit de mesure 32 de l'énergie E (fig. 4) dans cette bande fréquentielle du signal détecté. Le circuit de mesure 32 permet de mesurer l'énergie dans cette bande par détection de la valeur efficace (RMS). Cette valeur d'énergie E est comparée à un seuil de déclenchement Si au-dessus duquel une fuite est détectée. Lorsque la valeur de l'énergie E atteint le seuil Si, cela correspond à l'apparition de l'instant de déclenchement ti. De préférence, la valeur de l'énergie E est comparée pendant une durée déterminée Ti, de manière qu'il est détecté une fuite lorsque la valeur de l'énergie E de chaque signal dépasse le seuil de déclenchement Si pendant une durée déterminée Ti.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'analyse 20 permettent de détecter au moins l'apparition d'un choc. Les moyens
d'analyse 20 comportent un filtre anti-repli 33 placé également à la sortie de l'amplificateur 18. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 5, le signal analogique s amplifié et filtré est échantillonné pendant des périodes d'échantillonnage te. Pour chaque période d'échantillonnage te, chacun des points échantillonnés est additionné à la somme des échantillons déjà prélevés. Quand le nombre de points d'analyse programmés est atteint (période te écoulée), la valeur de la somme est comparée à des valeurs de seuils positif et négatif, afin de détecter l'apparition d'un choc. Dans le cas où le signal ne présente pas de phénomène transitoire, la somme des échantillons tend à rester voisine d'une valeur nulle. Si le signal représentatif d'un choc apparaît (fig. 5) et que sa demi pseudo-période est voisine de la période d'analyse, la somme des échantillons dans la période d'analyse te augmente fortement positivement ou négativement. La comparaison de la somme des échantillons à un seuil positif et à un seuil négatif permet de conclure sur la présence d'un choc. Même si un choc est un phénomène transitoire, les moyens d'analyse 20 permettent d'identifier sa présence, et voire de le dissocier d'une fuite dont le bruit persiste généralement dans le temps.
Dans l'exemple qui précède, dans le cas où un dispositif de détection 3 détecte l'apparition d'un choc, le centre de contrôle 10 analyse le signal daté correspondant, ainsi que les signaux datés des dispositifs de détection 3 voisins du dispositif déclencheur.
Selon une variante de réalisation, il peut être envisagé que le dispositif 3, qui détecte l'apparition d'un choc, envoie, aux dispositifs de détection 3 voisins, la partie du signal apparaissant pendant une période d'analyse incluant l'instant de déclenchement.
Chaque dispositif de détection 3 voisin est alors configuré dans un mode de détection particulier consistant à réaliser une intercorrélation entre son signal daté et le signal daté transmis par le dispositif de détection déclencheur. Le signal intercorrélé est alors analysé comme décrit précédemment, c'est-à-dire en procédant à son échantillonnage pendant des périodes d'échantillonnage te, de manière que les échantillons de chaque période soient ajoutés et comparés à des valeurs de seuil, en vue de détecter l'apparition d'un choc. Cette variante de réalisation, qui vise à
analyser le signal résultant du calcul d'intercorrélation plutôt que le signal issu du capteur, présente l'avantage d'améliorer la sensibilité des dispositifs de détection 3 voisins du dispositif de détection déclencheur.
L'installation 1 décrite ci-dessus permet de surveiller sur une grande longueur, une canalisation de transport 2, avec un nombre limité de dispositifs de détection 3, dans la mesure où il n'existe pas de contraintes techniques pour le choix de la distance entre deux dispositifs de détection voisins 3. L'écartement entre les dispositifs de détection 3 ne nuit pas à la précision des mesures, dans la mesure où les signaux délivrés par les capteurs 4 sont datés de manière commune permettant par un traitement croisé, de localiser précisément une source de bruits et vibrations. De plus, le transfert d'informations, entre les dispositifs de détection 3 et le centre de contrôle 10, n'est pas effectué en continu, ce qui permet de ne pas monopoliser le réseau de communication 11. Ainsi, il est possible de ne pas avoir recours à un réseau de communication 11 dédié à l'installation selon l'invention ou dans le cas d'un réseau dédié, de limiter son utilisation. Il est à noter que l'installation 1 permet de localiser une fuite du fluide transporté par la canalisation et/ou un choc susceptible d'intervenir sur la canalisation, à la suite, par exemple, d'un coup de marteau, d'une explosion, d'un impact d'un projectile, de la chute d'un objet, etc.. Par ailleurs, lors de l'utilisation d'un système de type GPS, il peut être envisagé de détecter le mouvement de la canalisation consécutive, notamment à un mouvement de terrain.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims
REVENDICATIONS :
1 - Procédé pour détecter et localiser une source de bruits et vibrations (S) consécutive à un choc et/ou à une fuite intervenant sur une canalisation de transport (2) d'un fluide, le procédé consistant :
- à monter au moins deux capteurs (4) de grandeur acoustique ou vibratoire faisant partie chacun d'un dispositif de détection (3), en deux endroits de la canalisation séparés l'un de l'autre par une distance connue (D),
- à équiper chaque dispositif de détection : • d'un système de réception (5) d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission (6) commun auxdits dispositifs (3), • d'un système de communication (9) avec un centre de contrôle (10) commun auxdits dispositifs (3), caractérisé en ce qu'il consiste : - au niveau de chaque dispositif de détection (3), à enregistrer et dater, à l'aide du signal de datation, le signal électrique temporel délivré par chaque capteur,
- au niveau de chaque dispositif de détection (3), à analyser lesdits signaux datés, de manière à détecter l'apparition d'une source de bruits et vibrations à un instant de déclenchement (ti),
- à assurer pour au moins le dispositif (3) ayant détecté l'apparition d'une source de bruits et vibrations, et le ou les dispositifs) de détection (3) voisin(s), la transmission vers le centre de contrôle (10), d'au moins la partie de chaque signal apparaissant pendant une période d'analyse (Ta) incluant l'instant de déclenchement (tj),
- à assurer par le centre de contrôle (10) :
• l'analyse desdits signaux datés, de manière à mesurer la différence temporelle (Δt) d'apparition d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection (3), • et la localisation de la source de bruits et vibrations à partir de la vitesse de propagation de la source de bruits et vibrations dans la
canalisation, de la distance (D) de séparation entre lesdits capteurs et de la différence temporelle mesurée (Δt).
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que :
- le premier dispositif (3), dit déclencheur, ayant détecté l'apparition d'une source de bruits et vibrations assure la transmission vers le centre de contrôle (10), de l'instant de déclenchement (ti),
- le centre de contrôle (10) transmet au moins au(x) dispositifs) de détection voisin(s) du dispositif déclencheur, l'instant de déclenchement (ti), - les dispositifs de détection (3) pour lesquels est connu l'instant de déclenchement (ti), transmettent vers le centre de contrôle (10), chacun au moins la partie du signal daté apparaissant pendant une période d'analyse incluant l'instant de déclenchement (tj).
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - chaque dispositif de détection (3) enregistre les signaux datés dans une mémoire tournante,
- et chaque dispositif de détection (3) pour lequel est connu l'instant de déclenchement (ti), transmet au centre de contrôle (10), la partie du signal daté apparaissant pendant la période d'analyse et avant son effacement par les valeurs suivantes du signal.
4 - Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque dispositif de détection (3) pour lequel est connu l'instant de déclenchement (ti), assure la transmission vers le centre de contrôle (10), d'au moins la partie du signal daté apparaissant pendant une période d'analyse (Ta) sensiblement centrée sur l'instant de déclenchement (ti).
5 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à analyser les signaux datés en effectuant, dans un domaine fréquentiel déterminé, la détermination de l'énergie (E) de chaque signal dans cette bande et à la comparer à un seuil de déclenchement (si), en vue de détecter l'apparition d'une fuite. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter l'apparition d'une fuite lorsque la valeur de l'énergie (E) de chaque signal dépasse le seuil de déclenchement pendant une durée déterminée (Ti).
7 - Procédé selon la revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à analyser les signaux datés en procédant à un échantillonnage desdits signaux pendant des périodes d'échantillonnage (te), de manière que les échantillons de chaque période soient ajoutés et comparés à des valeurs de seuil, en vue de détecter l'apparition d'un choc.
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste pour chaque période d'échantillonnage, à comparer la somme des échantillons à une valeur de seuil négative et à une valeur de seuil positive au-delà desquelles un choc est détecté. 9 - Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il consiste :
- à assurer, pour chaque dispositif (3) ayant détecté l'apparition d'un choc, la transmission vers les dispositifs de détection (3) voisins, d'au moins la partie du signal apparaissant pendant une période d'analyse (Ta) incluant l'instant de déclenchement (ti), - à assurer, pour chaque dispositif de détection (3) voisins, l'intercorrélation entre son signal daté et le signal daté transmis par le dispositif (3) ayant détecté l'apparition d'un choc,
- et à analyser le signal intercorrélé en procédant à son échantillonnage pendant des périodes d'échantillonnage (te), de manière que les échantillons de chaque période soient ajoutés et comparés à des valeurs de seuil, en vue de détecter l'apparition d'un choc. 10 - Installation de détection et de localisation d'une source de bruits et vibrations (S) consécutive à un choc et/ou à une fuite intervenant sur une canalisation de transport (2) d'un fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte : - au moins deux dispositifs de détection (3) comportant chacun :
• un capteur de grandeur acoustique ou vibratoire (4) destiné à être monté sur la canalisation (2) en un endroit séparé de l'endroit où est monté l'autre capteur, par une distance donnée (D),
• un système de réception (5) d'un signal de datation transmis par un réseau de transmission (6) commun auxdits dispositifs,
• des moyens (17) pour enregistrer et dater à l'aide du signal de datation, le signal électrique temporel délivré par chaque capteur,
• un système de communication (9) avec un centre de contrôle (10) commun auxdits dispositifs (3) et apte à assurer la transmission vers le centre de contrôle, d'au moins la partie de chaque signal daté apparaissant pendant une période d'analyse incluant un instant de déclenchement correspondant à l'apparition d'une source de bruits et vibrations,
• des moyens d'analyse (20) des signaux de manière à détecter l'apparition d'une source de bruits et vibrations à un instant de déclenchement (ti), - et un centre de contrôle (10) comportant :
• des moyens d'analyse des signaux datés de manière à mesurer la différence temporelle d'apparition d'une source de bruits et vibrations commune entre au moins deux dispositifs de détection,
• des moyens pour déterminer la localisation de la source de bruits et vibrations à partir de la vitesse de propagation de la source de bruits et vibrations dans la canalisation de la distance de séparation entre les capteurs et de la différence temporelle mesurée.
11 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens d'analyse (20) comportent : - un filtre de sélection (31) de chaque signal délivré par un capteur, dans une bande fréquentielle donnée,
- des moyens (32) de détermination de l'énergie (E) de chaque signal dans la bande fréquentielle sélectionnée,
- et des moyens de comparaison de cette énergie avec un seuil de déclenchement dont le dépassement est caractéristique de l'apparition d'une fuite.
12 - Installation selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que les moyens d'analyse (20) comportent :
- un filtre anti-repli (33) pour chaque signal délivré par un capteur (4), - des moyens d'échantillonnage de chaque signal pendant des périodes d'échantillonnage données,
- des moyens de sommation des échantillons pendant chaque période d'échantillonnage,
- et des moyens de comparaison de la valeur de la somme des échantillons à des valeurs négative et positive de seuil au-delà desquelles un choc est détecté.
13 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque dispositif de détection (3) comporte une mémoire tournante adaptée pour enregistrer cycliquement la partie de chaque signal daté apparaissant pendant une période d'analyse. 14 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque dispositif de détection (3) comporte un système de réception (5) d'un signal de datation transmis par un réseau (6) de transmission G.P.S..
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