Journées techniques RefmarWorkshop II : Instrumentation – Technologie des marégraphes

MAREGRAPHES

TECHNOLOGIE – INSTRUMENTATION

Journées techniques RefmarWorkshop II : Instrumentation – Technologie des marégraphes

Bilan des différents types de capteurs de hauteur d'eau

-Technologies utilisées-Choix des capteurs -Exemple de comparaison de mesures

Acquisition et transmission des données

-Période d'acquisition - échantillonnage-Centrales d'acquisition (datalogger)-Transmission « temps réel » 

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

La mesure de marée�: De la mesure manuelle à l'enregistreur

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Du marégraphe mécanique aux capteurs électroniques

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Différents principes et technologies de mesure

-Marégraphe mécanique à flotteur

-Capteur de pression (absolue ou relative)

-Marégraphe bulle à bulle

-Capteur de distance ultrason

-Distancemètre laser

-Capteur de distance radar (impulsion ou balayage de fréquence)

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Choix du capteur�: Environnement du marégraphe

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Différents critères pour différentes technologies

-Environnement (marnage, conditions extrêmes...)

-Résolution et qualité de mesure voulue

-Robustesse du système

-Stabilité dans le temps

-Coût

-Risques de vandalisme liés au site...

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Deux types de capteurs principalement utilisés

Les capteurs de pression différentielle : Avantages : Faible coût, large choix, intégration discrète, pas de seuil haut Inconvénients : Influence de la densité de l'eau, entretien courant nécessaire, dérive de la mesure

Les capteurs radars : Avantages : Peu d'entretien, pas de dérive, pas d'influence physique externe Inconvénients : Coût, installation, risque de submersion

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Qualité des mesures

OBJECTIFS :-Mesurer la hauteur d'eau dans un intervalle d'incertitude inférieur au centimètre en toutes conditions (vagues, courant, conditions météorologiques..)-Stabilité sur le long terme de la mesure (pas de dérive)

SOLUTION INSTRUMENTALE-« Précision de mesure » donnée par le constructeur de +/- 1 à +/- 3 mm selon les appareils sur la gamme de mesure type (0-15 mètres)-Peu de données sur la dérive des capteurs

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

En pratique�:

-Calibration nécessaire du marégraphe in-situ lors de son installation-Contrôles réguliers (idéalement 2 fois par an)

-Installation la plus pertinente possible (puits de tranquillisation, emplacement du capteur dans l'enceinte du port..)

-Traitement numérique de la donnée (moyennage, lissage...)

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Exemple de comparaison de capteurs à BREST�:

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Exemple de comparaison de capteurs à BREST�:

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Exemple de comparaison de capteurs à BREST�:

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Période d’échantillonnage�:

Nécessité de recueillir des mesures à des périodes correspondant l’échantillonnage des phénomènes mesurés :

Typiquement 5 à 10 min pour la mesure de marée et toutes les minutes (ou moins) pour la détection de seiches ou tsunami.

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Période d’échantillonnage�

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Moyennage et post-traitement des mesures�:

-Réduction du bruit par moyennage des mesuresTypiquement 15 sec/min ou 120 sec/10 min.

-Utilisation de filtres adaptés dans l'électronique du capteur

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Acquisition et transmission des mesures - Instrumentation

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Acquisition et transmission des mesures - Datalogger

OBJECTIFS :-Communication avec le / les capteurs-Traitement, stockage et transmission des mesures-Traitement, stockage et transmission des alarmes

CARACTERISTIQUES-Nombre et type d'entrées/sorties-Langage de programmation et de communication-Capacité de stockage mémoire-Autonomie, dimensions, résistance, coût, etc..

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Datalogger – quelques exemples

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Station marégraphe «�idéale�»

-Autonomie complète (batteries et panneaux solaires)

-Capteur primaire (radar) et secondaire (pression)

-Échantillonnage et transmission rapide (1 min) à très rapide (1 sec)

-Synchronisation horaire précise (par GPS)

-Capteurs supplémentaires (Pression atmosphérique, vent, température, courant....)

-Récepteur GNSS permanent

-Liaison internet doublée d'une liaison satellite

-Liaison directe (radio) à destination des usagers du port (navires, capitainerie..)

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

-Visualisation directe par l'utilisateur (capitainerie, port..)

-Transmission radio (VHF, AIS...)

-Réseau RTC France Telecom

-Réseau mobile GSM, GPRS

-Ligne internet câblée (ADSL...)

-Transmission satellite (Vsat, Argos, Iridium, Meteosat / GOES...)

Transmission des données

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Transmission des données : station type SHOM

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Transmission des données�: Data Collection System (DCS)

Transmission des messages vers les satellites géostationnaires Meteosat ou GOES (Caraïbes) et GMS (Pacifique)

DCP messages

DCP messages

DCP messages

DCP bulletins

WMO GTS

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Transmission des données�: Messages transmis

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Transmission des données�: Décodage des messages GTS

20 juin 2013, JOURNEES REFMAR

Transmission des données�par Internet

Exemple du système développé au

SHOM

Présentation par Thierry Lenglart