Téléconduite et automatisation des écluses. Pierre-Emmanuel FLIPPE VNF/DIEE

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1 Téléconduite et automatisation des écluses Pierre-Emmanuel FLIPPE VNF/DIEE

2 Sommaire 1. Modernisation des méthodes d exploitation (MME) 2. Types d infrastructure 3. La téléconduite 4. L automatisation des écluses à petit gabarit

3 Sommaire 1. Modernisation des méthodes d exploitation (MME) 2. Types d infrastructure 3. La téléconduite 4. L automatisation des écluses à petit gabarit

4 1. MME La modernisation des méthodes d exploitation Un réseau vaste (~6200 km) et hétérogène en gabarit et fonction.

5 Un réseau globalement dégradé

6 1. MME Objectifs MME La modernisation portant principalement sur les méthodes d exploitation et la reconstruction des barrages manuels Pour répondre en partie aux contraintes de gains d effectifs, réduire les risques d interventions des agents sur les ouvrages et diminuer la pénibilité des postes de travail Pour sécuriser le réseau et renforcer sa fiabilité en plus de sa remise en état (optimisation de la gestion de la ligne d eau)

7 Sommaire 1. Modernisation des méthodes d exploitation (MME) 2. Types d infrastructure 3. La téléconduite 4. L automatisation des écluses à petit gabarit

8 2. Types d infrastructure Rappel selon AIPCN GT28 mai 2007 Modes de fonctionnement Type d ouvrage Écluse petit gabarit Ecluse grand gabarit Manuelle Mécanisée Automatisée téléconduite

9 2. Types d infrastructure Rappel selon AIPCN GT28 mai 2007 Ecluse manuelle =? Type d ouvrage : écluse petit gabarit Manœuvre de l ouvrage : force humaine La manœuvre est réalisée à la main, au plus près des organes mobiles Présence d un agent sur site Journée Opérateurs 30 juin 2011

10 2. Types d infrastructure Rappel selon AIPCN GT28 mai 2007 Ecluse mécanisée =? Type d ouvrage : écluses petit gabarit et écluses grand gabarit Manœuvre de l ouvrage : moteurs hydrauliques, vérins hydrauliques, Le cycle ou des parties de cycle de l ouvrage sont déclenchés par l action de l agent Présence d un agent sur site

11 2. Types d infrastructure Rappel selon AIPCN GT28 mai 2007 Ecluse automatisée =? Type d ouvrage : écluse petit gabarit = écluse mécanisée + Le cycle ou des parties de cycle de l ouvrage sont déclenchés par l action de l usager uniquement Pas de présence d agent sur site

12 2. Types d infrastructure Exemple modes de fonctionnement DR NPdC

13 DIR bassin de la Seine Exemple modes de fonctionnement DIR BS 2. Types d infrastructure

14 DIR sud-ouest 2. Types d infrastructure Exemple modes de fonctionnement DIR SO

15 2. Types d infrastructure Exemple modes de fonctionnement DIR NE

16 Sommaire 1. Modernisation des méthodes d exploitation (MME) 2. Types d infrastructure 3. La téléconduite Exemple de la téléconduite de la petite Seine 4. L automatisation des écluses à petit gabarit

17 3. La téléconduite Rappel selon AIPCN GT28 mai 2007 Ecluse téléconduite =? Type d ouvrage : écluse grand gabarit = écluse mécanisée + Le cycle ou des parties de cycle de l ouvrage sont déclenchés par l action de l agent à distance Pas de présence d agent sur le site L agent pilote l écluse depuis le PCC

18 3. La téléconduite Exemple 1 Canal du nord / DR Nord-Pas de Calais écluses 2 à 7 les écluses sont pilotées en mode normal 2 par 2 (2+3 ; 4+5 ; 6+7) Pilotage en mode normal Écluse n Écluse n+1

19 3. La téléconduite Exemple 1

20 3. La téléconduite Exemple 2 Rhône / CNR 14 ouvrages (fin 2011) pilotage normal depuis un centre unique

21 3. La téléconduite Exemple 2

22 3. La téléconduite La téléconduite en France

23 3. La téléconduite Téléconduite??? Téléconduite =? conduite de sas d écluse à distance ; Paramètres : Hommes ; Sécurité ; Ordres, Actions, Phonie, PCC Etats, Niveaux, Vidéo,

24 3. La téléconduite GT Depuis mars 2011, création d un groupe de travail national suivi des projets régionaux, réalisation de documents techniques /uniformisation des pratiques, mise en place d outils communs.

25 3. La téléconduite La Petite Seine

26 Un projet important : 7 écluses et 5 barrages à conduire depuis un seul poste de commande 3. La téléconduite

27 3. La téléconduite L'Étude de risques (GAME) (2005) Comparaison entre téléconduite et automatisation télé-surveillée Mesures d'accompagnement l amélioration de la couverture VHF et l adaptation du système d identification et de localisation des appels ; la mise en place d interphones au niveau du sas des écluses et des postes d attente en amont et en aval ; la mise en place d un système vidéo composé de caméras au niveau du sas, des têtes d écluse et de certaines zones sensibles ; une ergonomie du ou des Postes Centraux de Commande (PCC) ; Un dispositif de géolocalisation des bateaux ;

28 3. La téléconduite Des études de faisabilité ( ) L'arrêt de cycle et l'arrêt d'urgence Arrêt de cycle : en cas d'incident, mettre en sécurité l'écluse = pouvoir arrêter les mouvements d'eau en phase remplissage ou vidange fermeture des vannes ; Arrêt d'urgence : coupure électrique ; La transmission de données Étude de disponibilité du faisceau ; Vérification de la fiabilité du faisceau hertzien entre les écluses de la Chaînette et de l'île brûlée ; La géolocalisation des bateaux Vérification de la couverture GPS et de la couverture GSM sur l'itinéraire ;

29 3. La téléconduite Les choix techniques La téléconduite des ouvrages Fonctionnement en mode semi-automatique (avec équipements des ouvrages) ; Mise en place d'interface Homme Machine tactiles (même interface sur place pour l'écluse et pour le barrage et dans le PCC) ; La transmission de données Faisceau hertzien ou Fibre optique (choix non encore abouti) ; La télésurveillance des ouvrages Mise en place de 6 ou 7 caméras sur chaque écluse ; Mise en place de 2 caméras par barrage ; La régulation du trafic Mise en place de feux (entrée et sortie de sas, poste d'attente) ;

30 3. La téléconduite Le Poste de Commandes Centralisé La relation avec l'usager Couverture VHF alternée sur 2 canaux avec portée limitée Mise en place d'interphones sur chaque écluse Écrans vidéo de contrôle L'ergonomie du poste de travail Une organisation géographique du PCC en fonction des ouvrages Un poste de travail par écluse Possibilité de suivre 2 bassinées simultanées (à condition que les écluses soient côte à côte) La géolocalisation des bateaux : utilisation de l'ais couplé au cahier de l'éclusier 1 poste de travail Barrage + 1 poste de travail maintenance/assistance

31 3. La téléconduite Une organisation du travail adaptée Du lundi au samedi : 14h00 d'ouverture 2 agents en poste sur l'amplitude horaire ; 1 agent supplémentaire en pointe de trafic ; 1 ou 2 patrouilleurs intervenant à la demande (intégrés à l'équipe d'entretien) ; Le dimanche : 9h00 d'ouverture 2 agents en poste sur l'amplitude horaire ; 1 patrouilleur d'astreinte ;

32 3. La téléconduite Les illustrations : plan de principe des caméras Journée Opérateurs 30 juin 2011

33 3. La téléconduite Les illustrations : l'organisation du PCC

34 3. La téléconduite Les illustrations : une poste de Travail

35 3. La téléconduite Les illustrations : synoptique d'une Interface Homme Machine

36 3. La téléconduite Les illustrations : une Interface Homme Machine

37 2 exemples de projets de PCC Journée Opérateurs 30 juin 2011

38 Sommaire 1. Modernisation des méthodes d exploitation (MME) 2. Types d infrastructure 3. La téléconduite 4. L automatisation des écluses à petit gabarit

39 4. Automatisation Constat Début de l automatisation des écluses à petit gabarit (EPG) en France : 1975 environ 1300 écluses petit gabarit en France 2010 : >820 Déploiement progressif sur le réseau des automatisations et fortes évolutions qui ont marqué les technologies de l automatisation forte hétérogénéité des systèmes mis en place

40 4. Automatisation Abréviation Système de communication Usagers Ouvrage = SCUO soit la télécommande évoluée

41 4. Automatisation Étude : étude de définition de l automatisation des EPG Titulaire : Objectifs : Synthétiser les attentes des usagers (navigants), Analyse des systèmes existants d'automatisation des écluses à petit gabarit, Cadre réglementaire et technique des problèmes de sécurité, déterminer les risques encourus par l usager lors d une bassinée, Examen des thèmes de réflexion, propositions et choix, par blocs fonctions, Cahier des charges fonctionnel général (CDCF).

42 4. Automatisation Principales conclusions Identification des usagers Simplification du système d annonce Localisation / identification en sas / hors sas Communication ouvrage vers usagers Arbitrage Demande de bassinée individualisée Bouton Alarme Gestion des cycles de l ouvrage, des portes et des vannes Communication de l ouvrage vers le poste de commande centralisé (PC*) et vers le niveau supérieur (VNF 2000+, cahier de l éclusier, ) Contrôle de la fourniture de l énergie électrique Commande de l éclairage

43 4. Automatisation Réalisation Une première version (SCUO v1) a été réalisée entre 2005 et 2009 mais sans donner une entière satisfaction La procédure pour recruter un nouveau réalisateur (SCUO v2) est en cours ;

44 4. Automatisation SCUO v1

45 Difficultés attachées au cahier des charges 4. Automatisation Définition automatique du sens de franchissement de l ouvrage ; Localisation et identification des bateaux en sas / hors sas ; Réalisation d une fonction de sécurité (alarme) d un niveau de sûreté élevé accessible pour chaque usager ; Nécessité d obtenir une demande de bassinée de chaque usager présent en sas ; Réalisation d une communication élaborée cohérente avec la position de l usager dans le cycle de franchissement de l ouvrage ; Configurations du réseau particulières (bifurcation, écluse à sas multiples, ).

46 4. Automatisation Architecture innovante 1/2 300 m Localisation VHF 433MHz 50 m WIFI (Radio 2.4 GHz) sas Identification par Boucle inductive Localisation VHF 433MHz >350 m RSSI : mesure de l amplitude du champ radio reçu Répéteurs ou pont WIFI : équipements déportés de transmission du signal en cas d obstacles

47 4. Automatisation Architecture innovante 2/2

48 4. Automatisation Déroulement réel du projet (1/2) Conception & Installation et développement essais sur site en usine 18 mois (6 à 8 mois) Expérimentation 12 mois Dev. complémentaires (6 mois) 4 ouvrages : CMRE écluses 14 à 18 Distribution / reprise / échanges avec les utilisateurs : ecl.13 (2 vacataires) et PC* de Einville

49 4. Automatisation Déroulement réel du projet (1/2) Tableaux de synthèse des franchissements Consignes d utilisation Panneau d annonce

50 4. Automatisation Bilan Technique (extrait) Principes techniques Validé Non validé Non retenu Commentaire : Portée à 300 m non satisfaite sur certains ouvrages, pertes de communication en bief Wifi X : Pertes de communication en sas conduisant à l indisponibilité de la fonction alarme et à l arrêt de l ouvrage : Temps d accroche DHCP, : facilités de transmission, nombre d utilisateurs : identification des bateaux en sas, Boucle inductive X : Forte perturbation du champ magnétique par les coques métalliques de certains bateaux, ne permettant pas de réaliser la fonction identification en sas : Essais satisfaisants au cours des tests des CRP en plateforme et à l échelle 1 pour établir le positionnement des TPE en zones 50 amont ou aval de chaque ouvrage 433 MHz X : propagation radioélectrique à prendre en compte : manque de répétabilité, : immunité trop faible à l environnement extérieur, Carte sécurité X : Le niveau de sûreté de catégorie 3 selon NF EN a été qualifié par l INERIS

51 4. Automatisation Avis des usagers (1/2) (extrait) Critère Satisfaisant Avis Pas satisfaisant Facilité de prise en main 60% 32% Lisibilité 71% 28% Taille des touches 96% 3% Disposition des touches et de l écran 88% 8% Simplicité d utilisation 79% 16% Réactivité du système 63% 30% Clarté des consignes 80% 15% Fiabilité du système 41% 31%

52 4. Automatisation Avis des usagers (2/2) (extrait) L enquête a permis par ailleurs, de dégager les commentaires les plus récurrents suivants : annonce à 300 m ou loin non satisfaisante ; boitier trop lourd ou encombrant ; lisibilité insuffisante s il y a trop de soleil ; utilisation complexe car trop d'instructions ; feux de navigation regrettés ; temps de réponse long et réactivité faible ; difficultés pour éteindre le TPE ; trop de consignes perturbent l'attention à la manœuvre ; usager pas informé si un bateau à la priorité de l'autre côté ; dire à l'usager quoi faire s'il actionne l'alarme ; autonomie des TPE faible.

53 4. Automatisation Conclusion SCUOv1 CDCF satisfait à 80% Taux de disponibilité 80% insatisfaisant pour un déploiement national

54 BUT 4. Automatisation SCUO v2 Déployer sur le réseau à petit gabarit une solution simple, fiable, modulaire et évolutive basée sur le retour d expérience de l expérimentation. Rapidité de développement d une première version

55 Stratégie 4. Automatisation REX Expérimentation Principes techniques à déterminer et à valider Télécommande Simple SCUO v2.0 CDCF simplifié Principes techniques à déterminer et à valider SCUO v2.1 CDCF intermédiaire Progression Compatibilité Principes techniques à déterminer et à valider SCUO v2.x CDCF complet ajusté

56 Merci! Pierre-Emmanuel FLIPPE VNF / DIEE / DME

57 PC* IP Architecture base retenue Base SCUO Carte Sécurité Ecluse déjà automatisée IHM Ecluse type normale équipée d un AC ou ANC API TOR /Liaison RS RS 485 / Ethernet / Bus Terrain (CAN, ) Système de communication sans fil Pupitre écluse AC / ANC Bief Amont SAS Bief Aval TPE + Usager

58 + OS Architecture TPE retenue 433/868 MHz WIFI Compatibilité avec l existant Bus de Communication Boutons Ecran «en sas / hors sas»

59 4. Automatisation Système de communication