CANALISATIONS DE FLUIDE

L'invention se situe dans le domaine de l'assainissement et l'inspection des canalisations de fluide, notamment d'eaux usées, et concerne un dispositif d'inspection non motorisé. L'invention s'applique à tout type de canalisation complètement en charge (en eaux).

Les canalisations en eaux (siphons, émissaires en mer, etc.) nécessitent d'être inspectées régulièrement car ces ouvrages sont exposés à divers risques tels que le colmatage, la dégradation structurelle, les infiltrations ou exfiltrations voir dans les pires cas des effondrements donnant suite à des pollutions. Il est donc essentiel de s'assurer de leur bon état de fonctionnement car ils assurent un rôle fonctionnel clé au sein des réseaux d'assainissement. Un dysfonctionnement de ces ouvrages peut avoir des conséquences majeures comme par exemple le débordement ou le rejet d'eaux usées dans le milieu naturel.

Certaines canalisations peuvent être non visitables, c'est-à-dire que leur diamètre est inférieur à 1 600 mm. De plus, il n'est pas rare que les canalisations en eaux (siphons, émissaires) comportent des coudes. En conséquence, les dimensions des matériels d'inspection doivent être adaptées aux dimensions des ouvrages à inspecter, en tenant compte du fait que l'ouvrage est potentiellement encrassé. De plus, dans des canalisations complètement immergées en eaux, l'inspection est encore plus difficile. Sur ces ouvrages, la distance entre deux points d'accès peut être grande. Des images vidéo sont rarement nettes et exploitables dans de l'eau usée.

Il existe des sondeurs motorisés mais certains déchets (lingettes, flottants, filasses) présents dans l'effluent de la canalisation, empêchent révolution d'un sondeur motorisé, notamment parce que ce type de déchets peut se coincer dans les hélices du sondeur motorisé.

Par ailleurs, la mise en mouvement d'un sondeur non motorisé est contraignante car un moyen pour faire avancer le sondeur dans la canalisation doit être trouvé en fonction de la configuration du réseau. Il est en effet plus simple en termes d'exploitation d'avoir recours à un sondeur motorisé malgré les risques cités précédemment.

L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un sondeur non motorisé pouvant évoluer dans tout type de canalisation, même de faible diamètre (400 mm à 1600mm), et ayant la capacité de détecter des déformations ou détériorations structurelles de la canalisation ainsi que d'en évaluer l'éventuel encrassement. L'invention proposée permet d'une part de générer des représentations de la canalisation (données sonar et/ou données visuelles) et d'autre part de déterminer les endroits de la canalisation où les représentations ont été générées afin de pouvoir traiter et analyser les données collectées.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide, comprenant un dispositif de monitorisation apte à générer au moins une représentation de la canalisation, une centrale inertielle apte à déterminer des données d'orientation du dispositif d'inspection, un moyen anti-déformation de la au moins une représentation. Le dispositif d'inspection peut ainsi évoluer dans une canalisation d'eau usée et assurer l'obtention d'une représentation sans déformation de la canalisation.

Le dispositif de monitorisation peut être un sonar et/ou une ou plusieurs caméra(s). Dans le cas où le dispositif de monitorisation est un sonar, une représentation de la canalisation est une image sonore. Dans le cas où le dispositif de monitorisation est une caméra, une représentation de la canalisation est une donnée visuelle (image ou vidéo).

Selon un mode de réalisation, le dispositif d'inspection comprend un premier moyen de mémorisation apte à mémoriser la au moins une représentation et les données de la centrale inertielle. Ce mode de réalisation ne nécessite ni câble ni réseau sans fil pour transmettre les données récoltées. Il représente ainsi une solution économique, robuste et puissante. Avantageusement, le dispositif d'inspection comprend un odomètre apte à déterminer la distance parcourue par le dispositif d'inspection. Il est ainsi possible d'associer chaque représentation à un lieu bien défini dans la canalisation.

Avantageusement, le dispositif d'inspection comprend un dispositif de frein du dispositif d'inspection apte à immobiliser le dispositif d'inspection à au moins un intervalle de distance prédéfini pendant une durée au moins égale à la durée de la génération de la au moins une représentation. Cela permet de maintenir le dispositif d'inspection immobile en des endroits souhaités le temps de générer une représentation complète.

Avantageusement, le dispositif d'inspection comprend un moyen d'éclairage de la canalisation. Le moyen d'éclairage joue un rôle d'émetteur de lumière assurant des représentations de meilleure qualité dans la canalisation obscure.

Avantageusement, le dispositif d'inspection comprend un moyen de repérage. Le moyen de repérage joue un rôle de réflecteur de lumière permettant de repérer le dispositif d'inspection.

Selon un mode de réalisation, le dispositif d'inspection est destiné à s'étendre localement selon un premier axe sensiblement perpendiculaire à une section de la canalisation et comprend un boîtier encapsulant la centrale inertielle et supportant le dispositif de monitorisation, et le moyen antidéformation de la au moins une représentation comprend au moins deux ensembles d'au moins trois réglettes réparties autour du boîtier, chacune des au moins trois réglettes s'étendant radialement par rapport au premier axe depuis le boîtier. Ces ensembles de réglettes permettent de stabiliser le dispositif d'inspection dans la canalisation, et, selon la longueur des réglettes à une certaine distance des bords de la canalisation.

Avantageusement, les au moins trois réglettes de chacun des au moins deux ensembles sont uniformément réparties autour du boîtier. Il en résulte un positionnement optimal du dispositif d'inspection parallèlement à l'axe de la canalisation. Cela permet d'obtenir une représentation sans déformation. Avantageusement, les au moins trois réglettes de chacun des au moins deux ensembles sont flexibles. La flexibilité des réglettes permet à la fois de maintenir le dispositif d'inspection à une certaine distance des bords de la canalisation, avantageusement au centre de la canalisation, et de ne pas bloquer le dispositif d'inspection dans son évolution dans la canalisation en cas d'obstruction partielle ou de réduction du diamètre de cette dernière. La flexibilité des réglettes permet également que les éventuels déchets ne restent pas accrochés sur les réglettes, en effet ils glissent le long des réglettes.

Selon un autre mode de réalisation, le moyen anti-déformation de la au moins une représentation comprend un comparateur des données de la centrale inertielle avec des données prédéfinies de la canalisation de sorte à traiter la au moins une représentation. Cela permet de déterminer si le dispositif d'inspection est parallèle à l'axe de la canalisation et si besoin de retraiter la représentation déformée obtenue en représentation non déformée. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

- la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention,

- la figure 2 représente schématiquement une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention,

- la figure 3 représente schématiquement une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention,

- la figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention, - la figure 5 représente une vue de derrière et une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.

La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif d'inspection 10 non motorisé d'une canalisation 1 1 de fluide selon l'invention. Le dispositif d'inspection 10 peut évoluer dans la canalisation 1 1 grâce au débit du fluide de la canalisation 1 1 . Le dispositif d'inspection 10 non motorisé de la canalisation 1 1 de fluide comprend un dispositif de monitorisation 12 apte à générer au moins une représentation 13 de la canalisation, une centrale inertielle 14 apte à déterminer des données 15 d'orientation du dispositif d'inspection, et un moyen antidéformation 18 de la au moins une représentation 13.

Comme représenté sur la figure 1 , le dispositif d'inspection 10 peut comprendre un moyen d'activation/désactivation 14 du dispositif de monitorisation 12. Néanmoins ce moyen d'activation/désactivation 14 est facultatif, et il est tout à fait possible de laisser le dispositif de monitorisation 12 activé en permanence. Le dispositif de monitorisation 12 peut être un sonar 21 ou une caméra 22, ou bien un ensemble comprenant un sonar 21 et une (ou plusieurs) caméras 22. Le sonar 21 permet une analyse de la structure de la canalisation 1 1 . Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 , le dispositif d'inspection 10 comprend un premier moyen de mémorisation 17 apte à mémoriser la au moins une représentation 13 et les données de la centrale inertielle 14. Le premier moyen de mémorisation 17 peut être par exemple une carte SD ou tout autre support de mémorisation. Le dispositif d'inspection 10 comprend également une batterie (non représentée) pour alimenter les composants du dispositif d'inspection 10 : dispositif de monitorisation, la centrale inertielle. Le dispositif d'inspection 10 peut comprendre un ordinateur de bord assurant l'allumage du dispositif de monitorisation, l'enregistrement des représentations et l'extinction du dispositif de monitorisation. La présence d'un premier moyen de mémorisation 17 embarqué dans le dispositif d'inspection 10 représente une solution économique (puisque les données ne sont pas transmises en temps réel), robuste et puissante comparée aux solutions de l'art antérieur nécessitant des câbles pour transmettre les représentations ou éventuellement un réseau sans fil, ce qui est difficile à mettre en œuvre sous l'eau dans un ouvrage enterré, et peu fiable.

La figure 2 représente schématiquement une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection 20 non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention. Le dispositif d'inspection 20 représenté sur la figure 2 comprend les mêmes éléments que le dispositif d'inspection 10 représenté sur la figure 1 . Sur la figure 2, on voit que le dispositif d'inspection 20 peut comprendre un filin 23, préférentiellement en acier inoxydable, pour relier le dispositif d'inspection à l'extérieur de la canalisation. Dans ce cas, le dispositif d'inspection 20 peut comprendre un ou plusieurs crochets fixé(s) au boîtier du dispositif d'inspection 20, et auxquels le filin 23 est relié afin de pouvoir, si besoin, tracter le dispositif d'inspection 20 dans un sens ou dans un autre de la canalisation, par exemple pour le sortir de la canalisation 1 1 une fois la mission d'inspection terminée. Le filin 23 peut aussi permettre de déterminer la distance parcourue par le dispositif d'inspection 20, comme expliqué dans la description de la figure 3.

Par ailleurs, le dispositif d'inspection 20 peut comprendre un moyen d'éclairage 32 de la canalisation. Il peut s'agir d'une diode électroluminescente ou d'un ruban de diodes électroluminescentes. Le moyen d'éclairage 32 est un émetteur de lumière assurant des représentations de meilleure qualité dans la canalisation obscure. Le dispositif d'inspection 20 peut aussi comprendre un moyen de repérage 33. Le moyen de repérage 33 est un réflecteur de lumière permettant de repérer le dispositif d'inspection 20. Il peut s'agir par exemple d'une lampe de plongée et/ou le boîtier du dispositif d'inspection peut être blanc ou de couleur claire afin de mieux le repérer dans les eaux usées de la canalisation.

La figure 3 représente schématiquement une vue isométrique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection 30 non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention. Le dispositif d'inspection 30 représenté sur la figure 3 comprend les mêmes éléments que le dispositif d'inspection 20 représenté sur la figure 2. Sur la figure 3, le dispositif d'inspection 30 comprend en outre un odomètre 31 apte à déterminer la distance parcourue par le dispositif d'inspection 30. La distance parcourue par le dispositif d'inspection 30 permet de déterminer où se trouve le dispositif d'inspection 30 dans la canalisation 1 1 . Grâce à l'odomètre, il est possible d'associer chaque représentation 13 à un lieu bien défini dans la canalisation 1 1 .

Le dispositif d'inspection 30 peut comprendre un dispositif de frein 35 du dispositif d'inspection 30 apte à immobiliser le dispositif d'inspection 30 à au moins un intervalle de distance prédéfini pendant une durée au moins égale à la durée de la génération de la au moins une représentation 13. Le dispositif de frein 35 peut être un dispositif embarqué sur le dispositif d'inspection, ou, comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, un dispositif situé à l'extérieur de la canalisation, par exemple sur un trépied ou tout autre support. Le dispositif de frein 35 permet de maintenir le dispositif d'inspection 30 immobile en des endroits souhaité le temps de générer une représentation 13 complète.

Selon l'invention, le dispositif de frein 35 peut être un dispositif de frein automatique avec enregistrement de la distance parcourue par le dispositif d'inspection 30. Le dispositif de frein 35 peut être configuré de sorte à bloquer l'enrouleur du filin 23, automatiquement à intervalles réguliers, par exemple tous les 30 cm, pour que le dispositif d'inspection 30 soit immobile et ait le temps de générer une représentation 13, par exemple faire une acquisition sonar complète à 360 degrés à la même position dans le cas d'un sonar rotatif. La distance correspondant à cette position et mesurée par l'odomètre 31 est enregistrée lors des arrêts automatiques du dispositif d'inspection 30.

A noter que l'invention s'applique de façon similaire avec un enregistrement continu de la distance pour s'affranchir des arrêts automatiques du dispositif d'inspection 30. Dans ce cas, la représentation 13 est dégradée : par exemple les acquisitions sonar seraient incomplètes puisque l'on n'aurait pas une image sonar à 360 degrés à une position donnée, mais ce fonctionnement demeure possible.

L'odomètre 31 est associé à un système d'enregistrement afin de pouvoir relier les représentations 13 (par exemple données sonar) et les données de la centrale inertielle 14 avec les données de distance de l'odomètre 31 .

Dans le dispositif d'inspection, les représentations 13 et les données de la centrale inertielle 14 ne sont pas assemblées ensemble. Dans un mode de réalisation, un ordinateur embarqué dans le dispositif d'inspection génère un fichier horodaté pour chaque capteur (c'est-à-dire un fichier horodaté pour le sonar, un fichier horodaté pour la centrale inertielle, un fichier horodaté par caméra) et il les enregistre. L'odomètre 31 génère un fichier distance horodaté. Ultérieurement, avec le recours à un logiciel d'analyse, toutes ces données sont affichées en cohérence (synchronisées grâce à l'horodatage des fichiers). Dans un exemple de réalisation, le dispositif d'inspection peut être équipé d'un système d'horloge interne. Les données de la centrale inertielle 14 et les représentations 13 sont chacune enregistrées en fonction de l'horodatage puis lues de façon synchronisée.

La figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection 40 non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention. Le dispositif d'inspection 40 représenté sur la figure 4 comprend les mêmes éléments que le dispositif d'inspection 30 représenté sur la figure 3. Sur la figure 4, le moyen anti-déformation 18 de la au moins une représentation 13 comprend un comparateur 51 des données de la centrale inertielle 14 avec des données prédéfinies de la canalisation 1 1 de sorte à traiter la au moins une représentation 13. Le comparateur 51 peut être embarqué sur le dispositif d'inspection 40 (comme représenté ici), mais il peut aussi être non embarqué, sur un support à l'extérieur de la canalisation 1 1 .

Le principe de la centrale inertielle 14 est le suivant. La centrale inertielle 14 mesure l'orientation. Elle ne mesure pas une position avec des coordonnées GPS. Cette orientation est exprimée sous forme des trois angles d'Euler (chacun exprimé en degrés) : tangage 48, lacet 47 et roulis 49 (voir référence sur la figure 2). La référence pour la centre inertielle est le nord magnétique (les trois angles sont alors égaux à 0).

Pour exploiter les données d'une centrale inertielle pour l'inspection d'une canalisation ou d'un siphon, il faut identifier les fausses déformations pour exploiter les données sonar. Lorsque la canalisation est en bon état et qu'elle ne présente pas de dépôt (ni encrassement, ni graisse), si le dispositif d'inspection est parallèle à l'axe de la canalisation, l'image sonar acquise est normalement circulaire. Lorsque l'image sonar acquise pendant l'inspection est de forme ovale, il y a deux possibilités : la canalisation est déformée ovalisée ou le dispositif d'inspection n'est pas parallèle à l'axe de la canalisation. Il est donc essentiel de savoir déterminer si le dispositif d'inspection est parallèle à l'axe de la canalisation ou non afin d'invalider (ou de corriger) toutes les acquisitions où le dispositif d'inspection n'est pas parallèle à la canalisation.

Pour cela, il faut comparer les angles de lacet et de tangage mesurés par le système d'inspection avec les angles de tangage et de lacet de la canalisation (ils peuvent être calculés de façon théorique d'après des plans de l'ouvrage ou mesurés sur site si la configuration du site le permet). Dans le cas d'un siphon, les angles seront différents sur chacune des trois portions de l'ouvrage. Pour chaque acquisition sonar, il convient de comparer les angles de lacet et tangage du dispositif d'inspection avec ceux attendus pour cette portion de la canalisation. Si l'écart est trop important (par rapport à une valeur de seuil prédéterminée par des essais), alors l'image sonar est à invalider, ou à corriger. De même, il faut déterminer l'orientation des défauts pour exploiter les données sonar. L'angle de roulis permet de connaître l'orientation du dispositif d'inspection, et donc des défauts (encrassement, racine, etc.), par rapport au radier et à la voûte de la canalisation.

Le comparateur 51 peut comparer les données acquises par la centrale inertielle 14 et des données d'orientation de la canalisation 1 1 (données qui peuvent être théoriques, issues de plans ou saisies par un utilisateur en fonction d'une initialisation préalable sur le terrain) pour déterminer si le dispositif d'inspection 40 est parallèle à l'axe de la canalisation 1 1 . Si le dispositif d'inspection 40 n'est pas parallèle à l'axe de la canalisation, la représentation 13 générée est déformée. Grâce au comparateur 51 , il est possible de savoir si la représentation 13 générée est déformée. Si tel est le cas, l'utilisateur peut retraiter la représentation 13 en se basant sur les données acquises par la centrale inertielle 14 pour effectuer du post-traitement de la représentation 13.

La figure 5 représente une vue de derrière (à gauche de la figure) et une vue de dessus (à droite de la figure) d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'inspection 50 non motorisé d'une canalisation de fluide selon l'invention. Le dispositif d'inspection 50 représenté sur la figure 5 comprend les mêmes éléments que le dispositif d'inspection 30 représenté sur la figure 3. Sur la figure 5, si on considère que le dispositif d'inspection 50 est destiné à s'étendre localement selon un premier axe 19 sensiblement perpendiculaire à une section de la canalisation 1 1 et comprenant un boîtier 41 encapsulant la centrale inertielle 14 et supportant le dispositif de monitorisation 12, le moyen anti-déformation 18 comprend au moins deux ensembles d'au moins trois réglettes 42 réparties autour du boîtier 41 , chacune des au moins trois réglettes 42 s'étendant radialement par rapport au premier axe 19 depuis le boîtier 41 . Ces ensembles de réglettes 42 permettent de stabiliser le dispositif d'inspection 50 dans la canalisation 1 1 . Selon la longueur et le positionnement des réglettes 42 autour du boîtier 41 , le dispositif d'inspection 50 est stabilisé à une certaine distance des bords de la canalisation et de façon avantageuse centré dans la canalisation. Cela permet d'obtenir une représentation sans déformation. Les au moins trois réglettes 42 de chacun des au moins deux ensembles sont de préférence uniformément réparties autour du boîtier 41 pour permettre une meilleure stabilité du dispositif d'inspection 50, et préférentiellement positionnées au même niveau, comme sur la figure 5. Comme représenté, au moins un ensemble de réglettes 42 est positionné à l'avant du dispositif d'inspection, et au moins un ensemble de réglettes 42 est positionné à l'arrière du dispositif d'inspection (avant et arrière étant défini en relation avec le premier axe 19). Ainsi, le dispositif d'inspection 50 est maintenu stable, à distance prédéfinie des bords de la canalisation et parallèle à l'axe 19 de la canalisation 1 1 .

Les au moins trois réglettes 42 de chacun des au moins deux ensembles sont flexibles et chacune des réglettes est configurée pour former un appui ponctuel sur la paroi intérieure de la canalisation.. Les réglettes 42 sont suffisamment rigides pour maintenir le dispositif d'inspection 50 dans sa position dans la canalisation 1 1 et suffisamment souples pour se courber au contact d'un obstacle dans la canalisation, comme représenté en pointillés à droite de la figure 5 (la flèche référencée 43 indique le sens de déplacement du dispositif d'inspection 50 dans la canalisation 1 1 ). La flexibilité des réglettes 42 permet à la fois de maintenir le dispositif d'inspection 50 à une certaine distance des bords de la canalisation 1 1 , avantageusement au centre de la canalisation 1 1 , et de ne pas bloquer le dispositif d'inspection 50 dans son évolution dans la canalisation 1 1 en cas d'obstruction partielle de la canalisation 1 1 . L'appui ponctuel des réglettes contre la paroi intérieure de la canalisation permet une meilleure agilité dans la canalisation en présence de courbures de la canalisation.

Ce moyen anti-déformation 18 assure la mobilité du dispositif d'inspection dans la canalisation malgré les obstacles présents dans les eaux usées. De plus, grâce au bon positionnement du dispositif d'inspection dans la canalisation, la représentation 13 générée n'est pas déformée puisque la prise de mesure des données sonar est stable, parallèle à l'axe de la canalisation et bien centrée. Il est ainsi possible d'obtenir des représentations 13 telles que des images sonar de bonne qualité sans effectuer de réglages du sonar pendant l'inspection de la canalisation.

A noter qu'il est préférable de faire un réglage en début d'inspection. En début d'inspection, le dispositif d'inspection est relié à un ordinateur de terrain en surface, à l'aide d'un câble (type câble Ethernet étanche avec prise étanche), le sondeur est descendu dans la canalisation. Il est alors possible de visualiser les images sonar sur l'ordinateur de terrain, et de régler le sonar (en particulier les deux paramètres de gain et de range) jusqu'à obtention d'une image sonar nette, sans échos. Une fois ce réglage fait, le câble Ethernet est retiré, la prise est occultée (par exemple par un bouchon), et seulement après, l'inspection peut commencer, sans aucun réglage ultérieur pendant l'inspection.

Une inspection sans un réglage en début d'inspection est toutefois possible. Néanmoins, on risquerait d'avoir des images sonar moins facilement exploitables. Si le diamètre de la canalisation varie fortement (par exemple dans une canalisation d'un certain diamètre qui donne sur une chambre de stockage d'une taille nettement plus grande), les images sonar sont nettes et sans échos sur la partie de l'ouvrage pour laquelle on a réglé le sonar.

On peut noter que si la canalisation 1 1 n'est pas complètement en eau mais que le niveau d'eau est important, on peut tout de même utiliser le dispositif d'inspection selon l'invention. Seule l'inspection de la partie immergée de la canalisation 1 1 aura lieu dans ce cas, ce qui veut dire qu'il n'y aura pas de données sur la voûte de la canalisation 1 1 .