L'objectif :
Développer des systèmes de mesure autonomes permettant de recueillir des données relatives à des vibrations émises dans l'environnement (chantiers de travaux publics, carrières, circulation routière...). Pour des questions de sécurité et de facilité d’exploitation, l’accès aux paramètres et aux mesures doit pouvoir se faire à distance. Les systèmes doivent pouvoir être configurés à partir d’un véhicule à proximité du chantier. Ils doivent également émettre automatiquement les données acquises vers un bureau distant.
La solution :
Intégrer deux châssis CompactRIO dans des valises étanches de petite dimension afin d’être manipulées et déplacées facilement. La supervision est assurée par le logiciel VASCO, développé par NERYS en NI LabVIEW 8.6. Les Modules LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA sont utilisés pour les fonctions d’acquisition et d’enregistrement, embarquées sur CompactRIO. Par ailleurs, un module GSM CompactRIO ainsi qu’un routeur sont utilisés pour le transfert des données vers le superviseur ou vers un ordinateur distant.
Le CETE de L’OUEST, comme tous les Centres d’Études Techniques de l’Équipement, est un organisme public de recherche et développement, d’innovation et d’ingénierie.
Le Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées (LRPC), situé à St-Brieuc, intervient notamment dans les domaines suivants :
- Risques naturels
- Sécurité routière
- Construction
- Infrastructures routières
- Ouvrage d’art
- Géotechnique
Dans le cadre des essais de terrains, les intervenants du CETE doivent mesurer l’impact des travaux de génie civil sur les ouvrages et infrastructures environnant le chantier. Ils ont besoin de réaliser des mesures de vibrations, synchrones et déclenchées, sur une trentaine de voies équipées de capteurs de type géophone.
Les systèmes sont utilisés sur des chantiers et peuvent être distants de plusieurs dizaines de mètres. Une intégration de l’ensemble, résistant aux intempéries, aux chocs, à la poussière et aux variations de températures est donc impérative.
Des solutions existantes peu communicantes
Il existe aujourd’hui des valises de mesure et des enregistreurs. Ces solutions présentent des manques majeurs :
- Intégration peu ergonomique
- Étanchéité ne répondant pas aux normes IP
- Communication des données en cours d’enregistrement impossible
- Logiciel pas ou peu configurable
Cela est source de perte de données, de perte de temps et, dans certains cas, de dégâts matériels. En termes d’évolutivité, ces solutions sont également très limitées.
NERYS intègre des systèmes de mesure dans tout type d’environnement et utilise régulièrement le CompactRIO pour réaliser des solutions d’enregistreurs autonomes. En effet, ses caractéristiques en termes de températures de fonctionnement, de résistance aux chocs et vibrations, d’encombrement minimal, de poids et de consommation réduite en font un choix idéal pour ce genre d’applications.
VASCO, logiciel d’essais conçu par NERYS, a rapidement évolué et assure une compatibilité complète avec toutes les plates-formes CompactRIO. Cela a été rendu possible par l’utilisation des modules de développement LabVIEW FPGA et l’optimisation des développements LabVIEW Real-Time qui avaient déjà été réalisés sur des plates-formes PXI temps réel.
Des valises étanches, autonomes et configurables à distance
Nous avons sélectionné deux châssis CompactRIO huit emplacements, sept modules d’entrées analogiques synchrones de type 9239, un module CompactRIO GPS, ainsi qu’un module Routeur Wifi.
Chaque châssis est intégré dans une valise technique étanche. Des connecteurs, étanches également, permettent de brancher directement les capteurs géophones sans avoir à ouvrir la valise.
Les valises sont reliées entre elles pour la synchronisation et le transfert de données.
Une valise, dite maître, enregistre l’ensemble des données. Une interface Wifi donne la possibilité à un utilisateur de prendre la main sur le système à partir de son PC portable dans un véhicule. Il peut ainsi le configurer et visualiser les données en temps réel à partir du module de supervision de VASCO. Cela permet de vérifier que tous les capteurs sont opérationnels, et que l’acquisition fonctionne correctement.
Une fois la campagne de tir commencée, l’accès au chantier devient impossible. Les essais étant destructifs, l’aspect temps réel et l’enregistrement de données sur événements permettent au CETE de récupérer 100 % des données.
Lors d’essais de longue durée, les données sont rapatriées vers un PC de bureau, situé dans les locaux du CETE de Saint Brieuc, grâce à une liaison GSM.
La reprise et le portage en LabVIEW 8.6 du logiciel de traitement développé par le CETE permet la relecture et la mise en forme des données enregistrées au format de VASCO.
Le choix des châssis CompactRIO et la solution retenue pour l’intégration, offrent une grande souplesse d’utilisation, et permettent au CETE de réaliser des mesures de terrain très précises et dans toutes les conditions climatiques.
Évolution du système :
Les principales évolutions qui seront apportées aux valises de mesure sont :
- L’augmentation du nombre de voies : un des deux châssis présente encore des emplacements CompactRIO disponibles. Selon les besoins, il sera également possible d’ajouter des valises esclaves complémentaires afin d’augmenter les points de mesures.
- La synchronisation sans fil : actuellement, la synchronisation est câblée par l’entrée trigger du CompactRIO. Une autre évolution serait de munir chaque valise esclave d’un module GPS pour CompactRIO et d’utiliser le signal IRIG-B pour une synchronisation des enregistrements.
- L’autonomie : actuellement, les valises sont alimentées par une source d’énergie externe. NERYS travaille sur l’intégration de batteries rechargeables par des énergies renouvelables de type panneau solaire ou mini-éolienne.
