Revêtements intelligents pour tunnels : Tout ce que vous devez savoir
Pouvoir surveiller l'intégrité des segments de tunnel grâce à la technologie IoT promet des gains de sécurité et d'efficacité importants dans le domaine du génie civil. L'idée est simple : au lieu d'installer des équipements de surveillance une fois le tunnel creusé, pourquoi ne pas préinstaller les capteurs et les enregistreurs de données dans le revêtement du tunnel lui-même, dès la phase de production du revêtement ? Étant donné l'importance de cette innovation, il n'est pas surprenant qu'un webinaire sur le concept de tunnel intelligent, organisé par Worldsensing en novembre, ait été animé et bien suivi. Les experts de Worldsensing, Sam Buckley, Bastien Hardouin et Juan Pérez Arcas, étaient présents pour répondre aux questions.
Voici les principales questions et leurs réponses. Pour plus d'informations, écoutez maintenant l'intégralité de la session sur le tunnel intelligent.
Questions
L'intégrité structurelle du tunnel intelligent est-elle compromise lorsque vous intégrez ces dispositifs ?
De combien de passerelles ai-je besoin pour couvrir un projet entier ?
Pouvez-vous effectuer une maintenance sur les appareils s'ils sont encastrés dans du béton ?
Nous avons un projet qui démarre dans quelques mois. Dans quel délai peut-on le déployer ?
Avec quelle facilité pouvons-nous changer de taux d'échantillonnage ? Et peut-on le faire sans avoir à brancher le téléphone ?
Quelle épaisseur peut avoir une couche de béton sur le dessus du nœud avant que celui-ci ne soit incapable de communiquer avec la passerelle ?
Combien de capteurs pouvez-vous connecter en même temps ?
Devez-vous reconfigurer l'enregistreur avec chaque passerelle ?
Est-il possible de faire sortir les fils du boîtier de l'appareil pour les mesurer directement sans utiliser un élévateur ?
L'intégrité structurelle du tunnel intelligent est-elle compromise lorsque vous intégrez ces dispositifs ?
Juan Pérez Arcas : Les dimensions de la boîte sont assez réduites si on les compare à celles d'un segment de tunnel intelligent. Les dimensions sont de 200 par 120 par 57 mm, donc les effets structurels sont limités à la zone proche de la boîte. Dans le projet du Grand Paris, c'est le concepteur qui a validé si les effets structurels possibles sur le revêtement du tunnel étaient acceptables. Ces effets étaient les suivants.
En outre, nous avons effectué une évaluation préliminaire avec l'Université de Catalogne, en considérant une profondeur de segment de 350 mm. Les effets ont été négligeables, compte tenu des cas de charge qui ont été évalués. Cependant, nous recommandons que pour chaque projet particulier, ces points soient considérés et évalués spécifiquement. L'évaluation doit se faire au cas par cas. La taille n'est pas très différente de celle d'une boîte de jonction typique utilisée dans les méthodes traditionnelles d'instrumentation de ces types de segments.
De combien de passerelles ai-je besoin pour couvrir un projet entier ?
Juan Pérez Arcas : Cela dépend du projet de tunnel intelligent et des besoins de surveillance. Nous recommandons d'avoir une passerelle dans l'usine de préfabrication, car elle est très utile pendant l'installation des capteurs et de l'enregistreur de données, pour s'assurer que tout fonctionne bien. La passerelle peut y être installée temporairement pendant l'installation des capteurs dans les segments. Dans les zones de stockage, il peut parfois être intéressant d'avoir une passerelle, afin d'avoir une bonne traçabilité du segment instrumenté.
La passerelle la plus importante doit être installée dans le tunnelier, près de la cabine, ou partout où cela est possible. Plus tard, et en fonction des gammes, si vous souhaitez poursuivre la surveillance, vous pouvez installer une passerelle supplémentaire dans le tunnel. La passerelle la plus importante est celle du tunnelier et, selon le projet, il peut être judicieux d'installer des passerelles supplémentaires.
Peut-on effectuer la maintenance des appareils s'ils sont encastrés dans le béton ?
Bastien Hardouin : Oui. Les appareils sont encastrés dans la surface des blocs de béton. En burinant la couche de béton, vous pouvez accéder au couvercle du boîtier et à l'enregistreur de données. Si vous devez changer la batterie, par exemple, il vous suffit de retirer le gel. Notre gel est très courant dans les applications électriques et peut être facilement retiré à la main ou avec un cutter.
Vous pouvez effectuer toute maintenance en retirant le gel ou en accédant à l'USB, par exemple pour collecter des données, modifier la configuration [ou] la fréquence d'échantillonnage - même si la modification de la fréquence d'échantillonnage est possible par d'autres moyens.
Nous avons un projet qui démarre dans quelques mois. Dans quel délai peut-on le déployer ?
Sam Buckley : Nous avons un petit niveau de stock pour les petits projets de tunnels intelligents, peut-être pour commencer. Si vous avez un besoin important - des centaines, voire des milliers - nous vous suggérons un délai de deux mois pour les préparer. Plus tôt nous le saurons, mieux ce sera, alors contactez-nous dès le début et ayons cette conversation.
Avec quelle facilité pouvons-nous changer de taux d'échantillonnage ? Et peut-on le faire sans avoir à brancher le téléphone ?
Juan Pérez Arcas : La radio que nous utilisons est une radio bidirectionnelle, il est donc possible de modifier la fréquence d'échantillonnage des nœuds. À ce jour, la fréquence d'acquisition la plus élevée possible pour les enregistreurs de données à fil vibrant est de 30 secondes, pour tous les canaux de l'enregistreur de données. Pour modifier le taux d'échantillonnage, vous pouvez aller dans le logiciel CMT, sélectionner le nœud et modifier le taux d'échantillonnage. Le taux d'échantillonnage sera mis à jour lors de la prochaine transmission de données de l'enregistreur de données à la passerelle.
Cela a du sens en termes d'ajustement de la fréquence d'échantillonnage en fonction des besoins de chacun des tronçons du tunnel.
Quelle épaisseur peut avoir une couche de béton sur le dessus du nœud avant que celui-ci ne soit incapable de communiquer avec la passerelle ?
Bastien Hardouin : Nous recommandons d'installer le fil vibrant appuyé contre le moule utilisé pour fabriquer les voussoirs en béton. La couche de béton qui recouvre le fil vibrant doit être la plus fine possible. Le fil vibrant est pressé contre le moule et le béton est coulé par-dessus.
Comment calibrer le capteur après l'installation et le montage des segments ?
Juan Pérez Arcas : Cette question s'adresse probablement davantage aux fabricants de capteurs à fil vibrant. Ces jauges de contrainte à fil vibrant sont conçues pour être noyées dans le béton. Elles ont été installées, depuis longtemps, dans des barrages en béton et d'autres structures en béton, c'est donc une technologie éprouvée avec une bonne stabilité sur de longues périodes.
Vous n'avez pas besoin de recalibrer le capteur et, en fait, il n'y a aucune possibilité de récupérer le capteur une fois qu'il est encastré dans le béton. Il en sera de même lorsque vous installerez le capteur dans un revêtement en béton ou un barrage. Vous disposez de l'étalonnage original, mais le capteur n'est pas recalibré.
Combien de capteurs pouvez-vous connecter en même temps ?
Bastien Hardouin : Il est possible de connecter cinq capteurs en même temps. Il suffit d'enlever la batterie, de connecter le capteur - c'est facile - et de le remettre avec la batterie. Le bornier est branché sur le circuit imprimé, et il est facile de le débrancher, de connecter votre capteur et de le remettre en place.
Devez-vous reconfigurer l'enregistreur avec chaque passerelle ?
Juan Pérez Arcas : Chez Worldsensing, nous avons deux architectures. Nous avons l'architecture CMT Edge, où notre logiciel est hébergé dans la passerelle. Et nous avons une architecture CMT Cloud où il est dans le nuage. L'outil de gestion de la connectivité gère le réseau radio, collecte les données et rend toutes ces données accessibles pour une analyse ultérieure.
Le CMT Cloud est notre architecture multi-passerelles. La connexion de l'enregistreur à l'une des passerelles n'a pas d'importance, car toutes les passerelles transmettront les données au nuage. Cette architecture est la meilleure pour ces types de projets, mais si pour une raison quelconque il n'est pas possible de se connecter par Internet et que vous devez utiliser notre architecture périphérique, c'est également possible. Vous pouvez configurer le même ID de réseau et le même mot de passe de réseau radio sur plusieurs passerelles.
Nous allons inclure une nouvelle fonctionnalité dans la prochaine version 2.7 qui sera également utile pour ce type de projets. La réponse est donc qu'il est préférable de le faire avec l'architecture CMT Cloud, mais avec CMT Edge, il est également possible de se connecter sans passer par l'enregistreur. L'enregistreur est configuré dans l'usine de fabrication.
Est-il possible de faire sortir les fils du boîtier de l'appareil pour les mesurer directement sans utiliser un élévateur ?
Bastien Hardouin : Ce serait possible, mais ce ne sera pas facile. Pour prolonger les câbles, il faut d'abord accéder aux câbles. Il faut donc enlever la couche de béton, ouvrir l'enceinte, enlever le gel, déconnecter les capteurs et faire une autre connexion pour prolonger les câbles. C'est donc possible, mais compliqué.
Juan Pérez Arcas : Il serait préférable d'utiliser les enregistreurs de données sans fil pour la surveillance de ces capteurs.
