PARTIE 3 - Surveillance à distance des digues à stériles Série de questions-réponses : Installation et fonctionnement de Worldsensing
Dans le troisième épisode de notre série de questions-réponses basée sur le webinaire Worldsensing sur la télésurveillance IoT des digues à stériles, maintenant disponible à la demande, Vincent Le Borgne et Juan Pérez Arcas répondent à vos questions sur l'installation et les opérations de Worldsensing.
En utilisant une carte SIM [module d'identification d'abonné] avec la passerelle, pouvez-vous envoyer automatiquement des données vers un site FTP [protocole de transfert de fichiers] à un intervalle prédéfini, par exemple toutes les heures ?
Juan Pérez, ingénieur géotechnicien, expert en surveillance sans fil et propriétaire du produit Worldsensing, premier système de surveillance basé sur l'IdO :
Oui. La passerelle dispose d'un modem interne et il est possible d'utiliser une carte SIM pour la connectivité. Avec l'architecture à passerelle unique, le serveur est prêt à pousser les données via FTP. Il n'y a pas d'intervalle prédéfini : les données sont automatiquement poussées vers un client FTP après lecture ou toutes les 15 minutes.
Comment transmettre les données sous terre dans les mines profondes ? Quelle est la limite de profondeur des systèmes d'instrumentation dans les sites miniers souterrains ? Utilisez-vous la fibre ou avez-vous un mode de transmission sans fil pour transmettre les données à l'extérieur ou à des stations de base en surface ?
Juan Pérez :
Les nœuds de Worldsensing sont robustes et ont été testés à des températures allant de -40ºC à +80ºC, de sorte qu'ils peuvent résister à des environnements difficiles tels que les mines souterraines. Nous sommes ouverts à des projets visant à tester les limites de profondeur de notre système de surveillance et à comprendre comment les conditions ambiantes peuvent avoir un impact sur la qualité du réseau dans les mines souterraines profondes. Le nœud du télémètre laser Worldsensing peut être particulièrement utile pour la surveillance de la convergence.
Les nœuds Worldsensing peuvent également lire des extensomètres de forage multipoints, des cellules de pression et d'autres capteurs fréquemment utilisés pour la surveillance souterraine. Worldsensing peut être utilisé comme solution de dernier kilomètre à l'intérieur des galeries profondes. Les nœuds envoient sans fil des données à des passerelles souterraines qui sont connectées à des points de fibre optique utilisés pour le contrôle des machines et des caméras, afin de transmettre les données à la surface.
Les enregistreurs de données existants peuvent-ils être intégrés dans ce système ?
Juan Pérez :
Pas encore. Bien que vous puissiez connecter des appareils LoRaWAN d'autres fabricants, il n'est pas possible d'intégrer des enregistreurs de données utilisant des technologies de communication telles que RSTAR de RST Instruments ou GeoNet de Geokon. Worldsensing travaille avec des partenaires pour valider et intégrer des appareils LoRaWAN qui peuvent offrir de nouvelles applications en plus de notre solution, par exemple pour le suivi des travailleurs et des petites machines.
Lorsque vous utilisez plusieurs passerelles pour réduire les pertes de données, votre logiciel est-il capable de combiner les données provenant de plusieurs nœuds ?
Juan Pérez :
Si vous utilisez des réseaux à passerelles multiples, oui. Le serveur du réseau radio combine les messages radio de plusieurs nœuds, ce qui évite la duplication ou le conflit de données. Si vous utilisez une seule passerelle, il est possible de minimiser la perte de données en installant un système d'alimentation ininterrompue ou une batterie de secours.
Faut-il utiliser des répéteurs lorsqu'une installation de stockage de résidus se trouve à l'arrière des décharges et que le bureau se trouve de l'autre côté ?
Juan Pérez :
Non. Dans la configuration que vous avez décrite, nous recommandons que la passerelle soit installée à un endroit plus élevé que les décharges de déchets et qu'elle soit positionnée avec une ligne de vue sur la digue à stériles. La passerelle dispose d'un modem cellulaire interne et d'un port Ethernet pour pouvoir être connectée au réseau de la mine. Il est important de positionner la passerelle comme l'antenne du système. Si des tours de communication pour les communications cellulaires et radio vocales sont déjà déployées dans votre mine, ce sont des emplacements idéaux pour la passerelle car elles disposent d'une alimentation électrique et d'une connectivité.
Les shape arrays sont-ils compatibles avec votre station d'enregistrement ?
Juan Pérez :
Les réseaux de formes ne sont actuellement pas compatibles avec Worldsensing. Nous travaillons déjà sur cette intégration et j'espère que nous pourrons bientôt partager de bonnes nouvelles.
Les nœuds sans fil vous permettent de connecter au maximum six capteurs. Existe-t-il un nœud qui permette de connecter plus de capteurs, si l'on considère les barrages, tels que les conceptions d'enrochement à face de béton, qui ont beaucoup d'instrumentation ?
Juan Pérez :
Il est vrai que nous n'avons pas actuellement de nœuds avec plus de canaux. Nous avons un nœud à fil vibrant à cinq canaux et un nœud analogique à quatre canaux. En outre, notre nœud numérique peut lire des chaînes de 30 capteurs numériques, ou jusqu'à 50 en utilisant une alimentation externe. Faites-nous part de vos besoins en matière de surveillance des barrages en enrochement à parement de béton et je suis sûr que nous trouverons une solution.
La technologie LoRa peut-elle être utilisée dans une structure en béton ou est-elle trop sensible aux barrières ?
Juan Pérez :
Il est possible de franchir certains obstacles avec LoRa. Par exemple, certains nœuds Worldsensing sont installés à l'étage -7 d'un immeuble à Paris et la passerelle est installée au niveau du sol, recevant les messages radio. Cependant, s'il y a une masse épaisse de béton, comme dans un barrage en béton massif, ou de la roche, comme dans les mines souterraines, le sans fil ne devrait être utilisé que dans les galeries.
Les nœuds peuvent-ils servir de relais lorsque les nœuds distants ne peuvent pas voir directement la passerelle, comme dans un réseau maillé ?
Juan Pérez :
Non, Worldsensing n'utilise pas de réseau maillé. Nous utilisons des réseaux en étoile. La sensibilité de la radio signifie qu'un nœud ne doit pas toujours voir la passerelle et peut surmonter certains obstacles. Cela dit, nous recommandons toujours d'installer la passerelle à un point élevé pour améliorer la portée, en particulier lorsque les nœuds n'ont pas de ligne de vue.
Les passerelles peuvent-elles également être connectées à des instruments ou servent-elles uniquement à la transmission de données ?
Juan Pérez :
Non, il n'est pas possible de connecter des instruments à des passerelles. Les passerelles sont utilisées uniquement pour la transmission de données. En fait, une passerelle est l'antenne du réseau sans fil. C'est pourquoi elle doit être déployée en un point élevé, comme une tour de communication. Les passerelles sont généralement situées loin de tout capteur géotechnique ou structurel.
Les enregistreurs de données de nœuds stockent-ils plusieurs relevés à bord et les transmettent-ils ensuite ou transmettent-ils des relevés uniques ?
Juan Pérez :
En raison de la faible consommation d'énergie de la transmission, les nœuds numériques ou les enregistreurs de données de nœuds transmettent chaque lecture après la mesure, fournissant ainsi des données en temps quasi réel.
Quel est l'intervalle maximal auquel les données peuvent être collectées à l'aide d'un kit de surveillance Worldsensing ?
Juan Pérez :
Actuellement, le taux d'acquisition le plus élevé possible avec Worldsensing est d'un échantillon toutes les 30 secondes, et le plus bas est d'un échantillon toutes les 24 heures.
Que peut-on installer sur le nœud pour augmenter la portée radio ?
Vincent Le Borgne, responsable de la R&D minière :
Nous avons utilisé une antenne omnidirectionnelle régulière et robuste qui émet uniformément dans toutes les directions. Les antennes ordinaires d'une portée de 15 kilomètres sont généralement plus que suffisantes pour la plupart de nos applications, mais en théorie, il serait possible d'utiliser une antenne directionnelle. L'antenne Yagi est le type le plus courant. Nous n'avons pas souvent à l'utiliser.
Pouvez-vous commenter les exigences en matière de maintenance et de dépannage, notamment lors de la mise à l'échelle initiale sur des sites miniers éloignés ? Quelle est la maintenance requise ? Peut-elle être effectuée par des employés internes qualifiés ?
Juan Pérez :
La maintenance est minimale et dépend de l'endroit où se trouve le nœud. Après une courte introduction et une formation de base, chaque employé est en mesure d'assurer la maintenance des nœuds et de la passerelle et de gérer les données via une application mobile. Une inspection visuelle mensuelle est une bonne pratique, en particulier dans les zones d'activité. En outre, nous vous avons recommandé d'inspecter les câbles des nœuds et des capteurs après avoir détecté des relevés anormaux ou manquants. Pour minimiser les rondes de maintenance manuelle, nous vous recommandons également d'investir dans un logiciel capable d'indiquer l'état du réseau et de déclencher des alarmes en cas de panne.
Enfin, les batteries constituent une autre exigence importante en matière de maintenance. Bien que les piles puissent durer jusqu'à 10 ans, il est bon de prévoir leur remplacement en fonction de l'estimation de leur durée de vie et de la fréquence d'acquisition des données.
Pouvez-vous mentionner quelques options d'évaluation de la fiabilité de l'instrumentation pendant l'exploitation, lorsque l'on travaille à distance ?
Vincent Le Borgne :
Les nœuds eux-mêmes sont fiables et n'ont posé aucun problème. La future plateforme multi-passerelles permettra également de résoudre les problèmes éventuels de connectivité ou de perte de données en autorisant la redondance des passerelles sur les projets.
Juan Pérez :
Le système Worldsensing fournit des informations détaillées sur la fiabilité du réseau sans fil. Tous les messages radio comportent un numéro de séquence, de sorte qu'il est possible d'identifier la quantité de messages reçus et perdus au total et pour chacun des cinq jours précédents. En outre, des informations relatives à la puissance du signal sont disponibles.
D'autre part, en ce qui concerne la fiabilité des mesures des capteurs, les nœuds Worldsensing comprennent des contrôles internes afin de transmettre des relevés vérifiés lorsque cela est possible.
