de pilotage dynamique d'un réseau fluidique »

Introduction

La présente invention appartient au domaine du pilotage d'un réseau fluidique.

La présente invention concerne également un produit programme d'ordinateur pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention ainsi qu'un système de pilotage dynamique.

Etat de la technique antérieur

A l'heure actuelle, les réseaux fluidiques, notamment ceux de type réseau d'assainissement, présentent des risques relatifs au déversement et au débordement du fluide transporté par le réseau dans le milieu naturel. Il existe donc un besoin, pour un réseau fluidique, de piloter des équipements dudit réseau de manière optimale, en déterminant une configuration de fonctionnement dudit réseau fluidique.

Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de pilotage du réseau fluidique en valorisant le patrimoine existant dans ledit réseau fluidique, c'est-à-dire ses équipements, dans le but de limiter les investissements tout en accroissant les performances du réseau fluidique.

Exposé de l'invention

On atteint un tel objectif avec, selon un premier aspect de l'invention, un procédé de pilotage dynamique d'un réseau fluidique par un module de supervision, ledit procédé comprenant :

- une étape, dite de prévision de fonctionnement, comportant une génération d'une donnée de prévision, relative à un fonctionnement dudit réseau fluidique, sur une durée, dite durée de prévision de fonctionnement, la durée de prévision de fonctionnement étant de préférence supérieure à un seuil de durée de prévision de fonctionnement, ladite étape de prévision de fonctionnement mettant en œuvre un modèle hydraulique, de type paramétrique, le modèle hydraulique recevant des données, dites données du modèle, lesdites données du modèle comportant au moins :

- une donnée métrologique relative à un état d'un équipement métrologique dudit réseau fluidique, ladite donnée métrologique étant générée au cours d'une étape, dite de génération de données métrologique,

- une donnée météorologique relative à une prévision météorologique affectant ledit réseau fluidique, ladite donnée météorologique étant générée au cours d'une étape, dite de génération de prévisions météorologiques, ladite donnée météorologique décrivant une prévision météorologique sur une durée, dite durée de prévision météorologique, ladite étape de prévision de fonctionnement comportant en outre une étape de calage en ligne dudit modèle hydraulique à partir de ladite donnée métrologique,

- une étape, dite de sélection d'une stratégie de pilotage, comportant une sélection d'une stratégie de pilotage dudit réseau fluidique à partir de ladite donnée métrologique et/ou de ladite donnée météorologique et/ou et de ladite donnée de prévision,

- une étape, dite de génération de consignes, comportant une génération d'une consigne de régulation à destination d'un actionneur d'un organe de régulation dudit réseau fluidique, à partir de ladite stratégie de pilotage sélectionnée, de ladite donnée métrologique et/ou de ladite donnée météorologique et/ou de ladite donnée de prévision,

- une transmission de la consigne de régulation à destination dudit actionneur. De préférence, le procédé selon l'invention est mis en œuvre en temps réel.

Le réseau fluidique peut être un réseau d'assainissement de l'eau.

Le seuil de durée de prévision de fonctionnement est de préférence supérieur à deux heures.

Un modèle de type paramétrique est un modèle comportant des paramètres, lesdits paramètres pouvant être ajustés de sorte que les valeurs calculées d'une variable ou d'une grandeur par ledit modèle soient aussi proches que possible des valeurs observées de cette variable ou de cette grandeur.

Lorsque le réseau fluidique est de type hydraulique, des eaux claires parasites permanentes, ou ECPP, peuvent s'insérer dans ledit réseau. Lesdites eaux claires parasites permanentes sont prises en compte par le modèle au moyen de remontées de données métrologiques d'informations, par un équipement métrologique dudit réseau fluidique, relatives à la présence de ces eaux claires parasites permanentes dans ledit équipement métrologique.

Par étape de calage en ligne, la présente demande désigne un calage dynamique du modèle réalisé de sorte que les valeurs calculées d'une variable ou d'une grandeur par ledit modèle soient aussi proches que possible des valeurs observées de cette variable ou de cette grandeur.

La présente demande désigne, par stratégie de pilotage, une stratégie de gestion du réseau fluidique.

Au moins un objectif de la présente invention est résolu par le couplage des étapes de prévision de fonctionnement et de sélection de stratégie de pilotage. Le procédé de pilotage selon l'invention peut comprendre une réception de la consigne de régulation, au niveau de l'actionneur, et une application de ladite consigne de régulation.

L'application de la consigne de régulation peut par exemple être réalisée par un actionneur électronique, de manière automatique, après réception de la consigne de régulation, par exemple au moyen d'un réseau téléphonique ou encore d'un réseau de données.

Alternativement, ou en combinaison avec ce qui précède, l'application de la consigne de régulation peut par exemple être réalisée par un opérateur, après réception de ladite consigne de régulation, par exemple au moyen d'un réseau téléphonique.

Un équipement métrologique peut, par exemple, être un capteur hydraulique ou un pluviomètre. Plus généralement, une donnée métrologique relative à un équipement métrologique peut être toute donnée relative à une donnée fournie par une supervision, par exemple système SCADA, du réseau fluidique.

Un organe de régulation peut, par exemple, être une vanne de sectionnement, un seuil régulé, un poste pompage, un bassin de rétention ou une pompe.

De nombreux moyens peuvent être mis en œuvre pour que, selon l'invention, la durée de l'ensemble des étapes du procédé soit inférieure à un seuil, dit durée du cycle, ladite durée du cycle étant de préférence inférieure à 5 minutes.

A cet effet, il est par exemple possible, selon une première possibilité, de mettre en œuvre une étape optimisée de récupération des données métrologiques, par exemple en ne relevant que les dernières données générées par l'équipement métrologique.

Il est aussi possible, en combinaison ou alternativement avec la première possibilité, de mettre en œuvre un procédé comportant une étape d'associer à chaque donnée métrologique une qualification relative à des conditions de sa collecte et/ou de son archivage. Il est alors possible d'optimiser l'interrogation de bases de données comportant lesdites données de modèle en générant des requêtes d'interrogation desdites bases de données comportant une restriction du domaine de recherche à une condition de collecte particulière et/ou à un archivage particulier.

II est aussi possible, en combinaison ou alternativement avec l'une ou plusieurs des possibilités précédentes, de mettre en œuvre des algorithmes de parallélisation. Il est par exemple possible de paralléliser des calculs propres à la qualification.

Il est aussi possible, en combinaison ou alternativement avec l'une ou plusieurs des possibilités précédentes, de mettre en œuvre des configurations des modèles hydrologiques et hydrauliques. Il est par exemple possible, plutôt que de mettre en œuvre un algorithme de calcul sur un modèle très détaillé du réseau, de déterminer, par agrégation, un ou plusieurs agrégats, d'un ou plusieurs nœuds du réseau et de mettre en œuvre ledit algorithme de calcul à partir desdits un ou plusieurs agrégats déterminés. Cette caractéristique a pour avantage de stabiliser les calculs et ainsi limiter les temps de calcul.

II est aussi possible, en combinaison ou alternativement avec l'une ou plusieurs des possibilités précédentes, de mettre en œuvre des procédés dits de reprise à chaud, en anglais, « hot start proceses ».

Il est aussi possible, en combinaison ou alternativement avec l'une ou plusieurs des possibilités précédentes, de mettre en mémoire tampon des calculs non cycliques, mais utilisés à chaque cycle de calculs. Par exemple, il est possible de mettre en mémoire tampon une assignation spatiale des pluviomètres avec les bassins versants lors du calcul des lames d'eau précipitées.

Avantageusement, une donnée desdites données du modèle du procédé est associée à un état, dit état de validation, ledit procédé comprenant en outre une étape de filtrage de ladite donnée à partir dudit état de validation. L'état de validation peut, par exemple, être choisi parmi deux états : état valide et état invalide. Il est ainsi possible de prendre en compte, ou de ne pas prendre en compte, toute donnée du modèle, par exemple une donnée métrologique ou une donnée météorologique.

Lorsqu'une donnée est invalide, il est possible de ne plus prendre en compte cette donnée dans des processus de calcul et de prise de décision mis en œuvre dans l'étape de prévision de fonctionnement et/ou dans l'étape de sélection d'une stratégie de pilotage. Cette invalidation peut être réalisée sur des valeurs déjà acquises ou sur une série de données futures lorsqu'un opérateur est, par exemple, en possession d'informations permettant d'anticiper un possible dysfonctionnement, pouvant, par exemple, être dû à une maintenance, un test de pluviométrie ou d'équipement.

Selon une possibilité du procédé selon l'invention, l'état de validation est déterminé à partir d'un procédé de validation, de type automatique. Des algorithmes métiers peuvent êtres implémentés pour réaliser de telles déterminations de l'état de validation d'une donnée.

Selon une autre possibilité du procédé selon l'invention, éventuellement en combinaison, préalablement ou ultérieurement à l'étape de détermination de l'état de validation de type automatique, l'état de validation est déterminé à partir d'un procédé de validation, de type manuel. Il est ainsi possible de laisser des experts déterminer manuellement l'état de validation desdites données. Avantageusement, une donnée desdites données du modèle est associée à un état, dit état de priorité, le procédé comprenant en outre une étape de tri de ladite donnée à partir dudit état de priorité. L'état de priorité peut, par exemple, être choisi parmi les entiers naturels. Il est ainsi possible de prendre en compte, de manière prioritaire ou non par rapport à une autre donnée, toute donnée du modèle, par exemple une donnée métrologique ou une donnée météorologique.

Selon une possibilité du procédé selon l'invention, l'état de priorité est déterminé à partir d'un procédé de tri, de type automatique. Des algorithmes métiers peuvent êtres implémentés pour réaliser de telles déterminations de l'état de priorité d'une donnée. Selon une autre possibilité du procédé selon l'invention, éventuellement en combinaison, préalablement ou ultérieurement à l'étape de détermination de l'état de priorité automatique, l'état de priorité est déterminé à partir d'un procédé de tri, de type manuel. Il est ainsi possible de laisser des experts déterminer manuellement l'état de priorité desdites données.

Avantageusement, un équipement de détermination d'état d'un équipement métrologique peut déterminer l'état de l'équipement métrologique et générer une donnée d'état de l'équipement métrologique, la donnée métrologique étant générée à partir de ladite donnée d'état. L'étape de détermination de l'état de l'équipement métrologique peut être mise en œuvre préalablement aux autres étapes du procédé.

Par exemple, l'étape de détermination de l'état de l'équipement métrologique peut être mise en œuvre pour invalider, pour une période prédéterminée dans le futur, et générer des données métrologiques non prises en compte par le modèle pendant ladite période prédéterminée. Plusieurs solutions techniques sont possibles, par exemple celle de supprimer ladite donnée métrologique, ou, le cas échéant, de lui attribuer un statut invalide ou encore une priorité nulle.

Selon une particularité, l'étape de génération de prévisions météorologiques peut comprendre une étape de réception et une étape de traitement de données externes provenant d'un pluviomètre et/ou d'un radar pluviométrique, la donnée météorologique étant générée à partir du traitement desdites données externes. Il est ainsi possible de récupérer des données externes brutes ou « raw data » en anglais, et de les traiter pour déterminer une prévision météorologique. Les données externes brutes peuvent provenir d'un équipement métrologique, tel qu'un pluviomètre, ou encore de lames d'eau radar provenant, par exemple, d'un réseau de communication raccordé à un radar pluviométrique.

Selon une possibilité, la stratégie de pilotage est sélectionnée manuellement. Cette possibilité permet des prises de décision par des experts du pilotage du réseau fluidique. Selon une autre possibilité, la stratégie de pilotage est sélectionnée automatiquement. Cette stratégie peut être sélectionnée par des algorithmes de décision, par exemple selon des arbres de décision. Cette caractéristique a pour avantage de permettre une prise de décision par des modèles de pilotage.

De préférence, l'étape de génération de données métrologiques et/ou l'étape de génération de prévisions météorologiques est mise en œuvre à une fréquence prédéterminée, de préférence selon une période de temps inférieure à 5 minutes. Cette caractéristique a pour avantage de permettre un rafraîchissement quasi temps réel des données acquises, ce qui permet un meilleur calage du modèle.

De préférence, la durée de prévision météorologique est supérieure à un seuil de durée météorologique, ledit seuil de durée météorologique étant de préférence supérieur à 1 heure. Cette caractéristique a pour avantage de permettre une prévision météorologique à moyen terme.

Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code de programme pour la mise en d'un procédé de pilotage dynamique en temps réel d'un réseau fluidique selon le premier aspect de l'invention.

Selon encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de pilotage dynamique d'un réseau fluidique comportant :

- un module, dit de prévision de fonctionnement, configuré pour générer une donnée de prévision, relative à un fonctionnement du réseau fluidique sur une durée, dite durée de prévision de fonctionnement, la durée de prévision de fonctionnement étant de préférence supérieure à un seuil de durée de prévision de fonctionnement, ledit module de prévision de fonctionnement comportant un modèle hydraulique, de type paramétrique, le modèle hydraulique étant configuré pour recevoir des données, dites données du modèle, lesdites données du modèle comportant au moins :

- une donnée métrologique relative à un état d'un équipement métrologique dudit réseau fluidique, ladite donnée métrologique étant générée par un module, dit module de génération de données métrologique,

- une donnée météorologique relative à une prévision météorologique affectant ledit réseau fluidique, ladite donnée météorologique étant générée par un module, dit de génération de prévision météorologique, ladite donnée météorologique décrivant une prévision météorologique sur une durée, dite durée de prévision météorologique,

ledit module de prévision de fonctionnement comportant en outre des moyens de calage dudit modèle hydraulique à partir de ladite donnée métrologique,

- un module, dit de sélection de stratégie de pilotage, configuré pour sélectionner une stratégie de pilotage dudit réseau fluidique à partir de ladite donnée métrologique et/ou de ladite donnée météorologique et/ou de ladite donnée de prévision,

- un module, dit de génération de consignes, configuré pour générer une consigne de régulation à destination d'un actionneur d'un organe de régulation dudit réseau fluidique, à partir de ladite stratégie de pilotage, et/ou de ladite donnée métrologique, et/ou de ladite donnée météorologique, et de ladite donnée de prévision,

- un module de transmission configuré pour transmettre ladite consigne de régulation à destination dudit actionneur.

Avantageusement, le réseau fluidique peut être un réseau d'assainissement comprenant un exutoire, de préférence une station d'épuration lorsque le réseau fluidique est un réseau d'assainissement d'eau, l'étape de génération de donnée métrologique comprenant une acquisition d'une donnée métrologique relative à cet exutoire.

Une donnée métrologique relative à cet exutoire peut, par exemple, être une donnée relative à la capacité de la station d'épuration. Cette capacité peut être déterminée, de préférence directement, à partir de la capacité de pompage et/ou de la capacité de transfert disponible en entrée de la station d'épuration. Il est notamment possible de réduire les flux en entrée de la station d'épuration si celle-ci à une capacité de traitement limité.

Une donnée métrologique relative à cet exutoire peut, alternativement ou en combinaison avec ce qui précède, par exemple, être une donnée relative à une filière de traitement fonctionnellement intégrée à ladite station d'épuration.

Une donnée métrologique relative à cet exutoire peut, alternativement ou en combinaison avec ce qui précède, par exemple, être relative à une performance, et/ou un état de fonctionnement d'une filière de la station d'épuration. Une filière peut être une filière de prétraitement, un décanteur primaire, un biofiltre. Description des figures

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur laquelle :

— la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention.

Description de l'invention

Ce mode de réalisation n'étant nullement limitatif, on pourra notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, telles que décrites ou généralisées, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique.

Il est illustré sur la figure 1 un mode de réalisation d'un procédé 1 de pilotage dynamique d'un réseau fluidique par un module de supervision, ledit procédé comprenant :

une étape 100, dite de prévision de fonctionnement,

une étape 200, dite de sélection d'une stratégie de pilotage,

une étape 300, dite de génération de consignes,

une transmission 400 de la consigne de régulation à destination d'un actionneur du réseau fluidique.

L'étape de prévision de fonctionnement 100 comprend :

une étape 102 d'acquisition de données, de validation, de reconstruction et de calcul des états,

une étape 104 comportant une mise en œuvre de modèles d'hydrologie urbaine, une étape 106 comportant une mise en œuvre de modèles d'hydraulique urbaine, une étape 108 comportant une mise en œuvre de modèles de qualité.

L'étape 102 reçoit des données d'entrée, qui peuvent provenir :

d'une étape de détermination 002 de données de mesures « Terrain », qui comprend des mesures, par exemple de niveau, sur un terrain pouvant affecter, ou être affecté, par le réseau fluidique,

d'une étape de détermination 004 de données relatives à des états d'équipement et de station, qui comprennent des descriptions d'équipement et de station du réseau fluidique, d'une étape de détermination 006 de données de prévisions météorologiques, qui comprennent des prévisions météorologiques susceptibles d'affecter le réseau fluidique,

d'une étape de détermination 008 d'autres données susceptibles d'affecter le réseau fluidique, comme des données relatives à une maintenance programmée d'un équipement du réseau fluidique, ou des données relatives aux caractéristiques aérauliques, ou encore à des conditions océaniques, par exemple le niveau de la mer et/ou des conditions de houle et/ou d'évaporation, ou des données relatives à des flux bactériologiques terrestres provenant, par exemple, du réseau fluidique ou de rivière(s).

L'étape 102 génère des données 1022 qui peuvent être utilisées par l'étape 104, et/ou l'étape 106, et/ou l'étape 108.

Les modèles d'hydrologie urbaine mis en œuvre au cours de l'étape 104 comprennent au moins un modèle hydraulique. Le modèle hydraulique peut, par exemple, être préexistant à la mise en place d'un procédé ou d'un système selon l'invention.

L'étape 104 génère des données 1042 qui peuvent être utilisées par l'étape 106.

Les modèles d'hydraulique urbaine mis en œuvre au cours de l'étape 106 comprennent au moins un modèle hydraulique, de type paramétrique.

Le modèle hydraulique reçoit des données, dites données du modèle. Les données du modèle comportent au moins :

une donnée métrologique 1042 relative à un état d'un équipement métrologique du réseau fluidique. La donnée métrologique est générée au cours d'une étape, dite de génération de données métrologique, mise en œuvre au cours de l'étape 104, et une donnée météorologique, comprise dans les données 1022, générées au cours de l'étape 102. La donnée météorologique est relative à une prévision météorologique affectant ledit réseau fluidique. La donnée météorologique décrit une prévision météorologique sur une durée, dite durée de prévision météorologique.

Les données du modèle hydraulique peuvent comprendre une autre donnée, comprise dans les données 1022, générées au cours de l'étape 102. L'autre donnée peut par exemple être une donnée provenant de mesures de niveau sur un terrain.

L'étape de prévision de fonctionnement 100 comporte en outre une étape de calage en ligne, non représentée, du modèle hydraulique à partir de la donnée métrologique 1042. L'étape de calage en ligne est mise en œuvre au cours de l'étape 106.

L'étape 106 génère des données 1062 qui peuvent être utilisées par l'étape 108.

Les modèles de qualité mis en œuvre au cours de l'étape 108 comprennent au moins un modèle de qualité bactériologique du milieu naturel. Un modèle de qualité bactériologique du milieu naturel met, par exemple, en œuvre des données provenant de l'étape 008, par exemple des données relatives aux caractéristiques aérauliques, ou encore à des conditions océaniques, par exemple le niveau de la mer et/ou des conditions de houle et/ou d'évaporation, ou des données relatives à des flux bactériologiques terrestres provenant, par exemple, du réseau fluidique ou de rivière(s).

L'étape 108 génère une donnée de sortie, qui est aussi une donnée de sortie de l'étape 100, référencée 1002, qui peut être utilisée par l'une, et/ou l'autre des étapes 200 et 300.

La donnée de sortie 1002 est une donnée de prévision, relative à un fonctionnement du réseau fluidique, sur une durée, dite durée de prévision de fonctionnement.

La durée de prévision de fonctionnement peut être supérieure à un seuil de durée de prévision de fonctionnement. Le seuil de durée de prévision de fonctionnement peut être supérieur à deux heures. L'étape 200 comporte une sélection d'une stratégie de pilotage du réseau fluidique à partir de la donnée métrologique et/ou de la donnée météorologique 1042 et/ou et de la donnée de prévision 1002.

La sélection de la stratégie de pilotage peut comprendre la mise en œuvre d'arbres de décisions, mettant en œuvre des données métrologie, et/ou des données météorologiques, et/ou des données de prévision.

La sélection d'une stratégie de pilotage peut comprendre un procédé de sélection à hystérésis, tendant ainsi à conserver une stratégie de pilotage, après sélection de ladite stratégie de pilotage, lorsque la cause extérieure ayant conduit à ladite sélection a cessé. La stratégie de pilotage peut être réactualisée toutes les 5 minutes.

La stratégie de pilotage peut être choisie parmi les stratégies suivantes :

gestion en temps sec,

gestion de dépollution, et

gestion en cas d'inondation.

La stratégie de pilotage en temps sec vise à gérer les apports en temps sec. En temps sec, les effluents sont traités dans la station d'épuration. On interdit alors le stockage par les capacités de stockage. On interdit également le rejet dans le milieu naturel, c'est-à-dire, par exemple dans la mer, un fleuve ou encore une rivière. Bien entendu, la configuration de pilotage est déterminée de sorte qu'il n'y ait pas de débordement.

La stratégie de gestion de dépollution favorise l'utilisation de capacités de stockage et de transport du réseau fluidique en limitant, en outre, les déversements dans le milieu naturel. La stratégie de gestion en cas d'inondation est proposée lorsque la nature d'un événement pluvieux présente des risques d'inondation et que les capacités de stockage du réseau fluidique ont toutes été sollicitées à leur maximum. On favorise l'utilisation de capacités de stockage et de transport du réseau fluidique en autorisant les déversements dans le milieu naturel, par exemple la rivière ou la mer.

L'étape 300 comporte une génération d'une consigne de régulation à destination de l'actionneur d'un organe de régulation du réseau fluidique, à partir de la stratégie de pilotage sélectionnée au cours de l'étape 200, de la donnée métrologique et/ou de ladite donnée météorologique 1042 et/ou de ladite donnée de prévision 1002.

Une fois la transmission 400 de la consigne de régulation à destination dudit actionneur effectuée, une ou plusieurs stations locales de contrôle S peuvent recevoir ladite consigne, par exemple au moyen d'un réseau de communication, comportant éventuellement des moyens de transmission sans-fil.

La station locale de contrôle comprenant ledit actionneur peut alors appliquer ladite consigne d'actionneur, de préférence de manière automatique, ce qui modifie alors l'état d'un équipement comprenant ledit actionneur. Cette modification est illustrée, sur la figure 1, par la ligne en pointillés reliant les stations locales de contrôle S et l'étape 004.

Les différentes étapes peuvent être supervisées au moyen d'une interface d'opération A, par exemple réalisée sous la forme d'un produit programme d'ordinateur.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.