Guide utilisateur du système de contrôle accoustique des cables

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1 Guide utilisateur du système de contrôle accoustique des cables Version: V1.b - Juillet 2009 Rédacteur: Vincent LE CAM vincent.le-cam@lcpc.fr

2 Versions Date Historique des modifications Version 24/07/2006 Création V1.0 14/09/2006 Intégration de la page de garde Mise à jour et corrections diverses V1.0 12/02/2008 Mise à jour globale dont l installation et la configuration des serveurs DHCP et Web V1.a dans les étapes 2 et 3 22/07/2009 Ajout du menu «Signal» permettant d appliquer des traitements aux signaux. V1.b Introduction Ce document a pour but de décrire la mise en œuvre, l utilisation fonctionnelle et les conditions d exploitation opérationnelle du système pour la surveillance acoustique des câbles de ponts développé par le LCPC (Système appelé Système «CASC») Ce système s inscrit dans la continuité des travaux menés par le LCPC en matière de surveillance des câbles par méthode acoustique. Des versions antérieures de cette méthode ont été industrialisées, la version décrite ici intègre les évolutions données au système de 2002 à 2007 par le LCPC (cf Annexe A p 46 Références). ii

3 Table des matières 1 Glossaire 2 2 Généralité But et contexte d utilisation Principe et théorie de la méthode Considérations pratiques sur la méthode Les deux sous-systèmes CASC : le Superviseur et le Capteur Mise en oeuvre pratique du système CASC Introduction Etape 1 : Configurer le PC de supervision Etape 2 : Installer les logiciels nécessaires depuis le CD d installation de CASC Etape 3 : Configurer le moyen de communication Superviseur-Capteurs Etape 4 : Configurer le Système CASC Présentation générale Configurer le Système de Supervision lui-même Configurer les Lignes du Système Configurer les Capteurs du Système Finaliser la Configuration du Système Vérifier la Configuration du Système Paramétrer le Système CASC Paramétrer le «Répertoire de travail» Paramétrer le «Fichier de Sauvegarde» Paramétrer les alarmes Paramétrer la plage de vitesse des ondes Paramétrer le décalage sur l heure GMT Paramétrer la routine de rupture Paramétrer la constante de Calibrage des Capteurs Etape 6 : Démarrer la Surveillance Acoustique Etape 7 : Vérifier la chaîne [ Superviseur Access Point Capteurs ] Etape 8 : Installer «définitivement» le système CASC Exploiter le Système CASC Réception des ondes acoustiques Utiliser les données relatives aux signaux acoustiques en dehors du Superviseur CASC Détection et visualisation des ruptures La gestion des évènements Considérations dynamiques paramétrage «à chaud» Le traitement des signaux Annexes Annexe A : Références du Système CASC Annexe B : Le modèle OSI Annexe C : Configuration type d un Access Point pour le Système CASC 48 iii

4 5.4 Annexe D : Travaux préparatoires à la mise en œuvre sur ouvrage du Système CASC Annexe E : Mise en œuvre d un modem GSM pour l envoi d alarmes en cas de ruptures Annexe F : Calibrage des Capteurs CASC Annexe G : Ajout et Configuration d un Access Point Complémentaire. 57 Table des figures 1 Principe de détection et de localisation de la rupture de fil Approche du Système CASC par une découpe en 2 entités Séquence des étapes à mener pour exploiter le Système CASC Schéma de communication TCP/IP WIFI entre les entités du système CASC Exemple type de configuration TCP/IP du Superviseur Exemple type de configuration TCP/IP de l Access Point Fenêtre principale du Superviseur CASC Fenêtre de configuration du Système lui-même Fenêtre de configuration d une Ligne Les items «Lignes» saisis apparaissent sous l item «Ouvrage» dans la fenêtre de configuration Fenêtre de configuration d un Capteur L item «Capteur» saisi apparaît sous l item «Ligne» dans la fenêtre de configuration Vue globale de la configuration de l instrumentation de l ouvrage par des capteurs CASC Photo d un Capteur CASC installé sur cable Vue graphique d une Ligne et de la distribution des Capteurs sur cette Ligne Sélectionneur de répertoire pour choisir le répertoire de travail Saisie du nom du fichier de sauvegarde des évènements supprimés Fenêtre de configuration de l envoi d alarmes par SMS Saisie des paramètres nécessaires au calcul des ruptures Fenêtre de saisie du décalage du Système par rapport à l heure GMT Fenêtre de paramétrage de la routine de rupture Saisie de la constante de Calibrage des Capteurs CASC Saisie du mot de passe pour Démarrer (ou Arrêter) la Surveillance Message d erreur détaillé lors d un problème au démarrage de la surveillance Détail du message indiquant le bon démarrage de la surveillance En temps-réel, dans la fenêtre d indication, l état de la surveillance est indiqué Déroulement type d un test de connexion réussi Exemple de demande de Connexion d un capteur non reconnu Fenêtre de saisie du nombre d évaluation du niveau du signal WiFi reçu par un Capteur Détail d un Groupe2 : 8 ms de signal acquis par un Capteur Format d un fichier Groupe2 contenant une onde acoustique Détail d un évènement de type rupture de fil iv

5 1 33 Format d un fichier contenant les 3 Groupes 2 correspondant à une rupture En cliquant sur la rupture («R») les 3 Groupes 2 correspondants apparaissent Fenêtre de tri des évènements à afficher Les évènements se trient en cliquant sur les onglets de la fenêtre principale Le menu «Evènements» Export d évènements dans un fichier cdb Boite de dialogue entre le Superviseur et le modem GSM Message d alerte si un Capteur ne se connecte pas Les Capteurs 1 et 3 sont configurés inactifs Le menu «Signal» Fenêtre Propriétés de Connexion au réseau local Fenêtre de Propriétés de Protocole Internet (TCP/IP) Page d Accueil d un Access Point Menu Basic Setting Menu IP SETTING Menu Advanced SETTING Menu Security

6 1 Glossaire 2 1 Glossaire AP : ASCII : CASC : CDB : DHCP : GMT : GPS : GSM : IHM : OS : OSI : PC : RSB : SMS : TCP/IP : WiFi : Access Point : Point d Accès distribuant un réseau sans fil de type WiFi American Standard Code for Information Interchange Contrôle Acoustique pour la Surveillance des Câbles CASC Data Base : Base de données du Système CASC Dynamic Host Configuration Protocol Greenwich Mean Time Global Positionning System Global System for Mobile communications Interface Homme Machine Operating System : Système d exploitation d un ordinateur Open Systems Interconnection Personnal Computer : Ordinateur Personnel Rapport Signal à Bruit Small Message System Transport Control Protocol / Internet Protocol Wireless Fidelity : Norme de communication sans-fil

7 2 Généralité 3 2 Généralité 2.1 But et contexte d utilisation Le but ultime du Système CASC est de détecter et de localiser des ruptures de fils élémentaires constituants les câbles des ponts. Ces ruptures concernent aussi bien les câbles de pré-contrainte internes ou externes, les haubans ou les câbles de ponts suspendus. Suivre l occurrence des ruptures successives de fils dans les câbles d un ouvrage constitue un élément permettant au gestionnaire de mieux apprécier la santé de l ouvrage et, le cas échéant, de contribuer à prendre des décisions importantes pour l exploitation et la durabilité de l ouvrage surveillé : modification ou arrêt de la circulation, auscultation renforcée des câbles, réparation ou modification de câbles voire démantèlement de l ouvrage. Le Système CASC est essentiellement développé à des fins de surveillance d ouvrages d art par les gestionnaires. Néanmoins, pour les besoins de la Recherche opérationnelle et des manipulations expérimentales et contribuer à une meilleure connaissance des phénomènes acoustiques transitant dans les câbles, le système pourra être également employé dans un contexte de laboratoire. Remarque : le Système CASC détecte et localise les ruptures de fils depuis le moment où il est installé et configuré sur l ouvrage. Aussi il ne peut fournir ou évaluer le nombre de ruptures qui pourraient être survenues auparavant. Les éventuelles décisions du gestionnaire doivent donc être fondées sur son interprétation des données issues du Système CASC. 2.2 Principe et théorie de la méthode Le principe du système CASC repose sur la propagation d onde acoustique dans le câble. Lors d une rupture d un fil sous tension, les 2 brins entourant le point de rupture se réancrent dans le câble ce qui génère une onde mécanique transitoire de part et d autre. Cette onde, que l on peut assimiler à une onde dite de compression (en première approximation car s il y a du fouettement à la rupture il y a génèration d ondes de flexion transversales, voire d autres types d ondes), va se propager dans le sens longitudinal du câble avec une certaine énergie. Le système CASC se base sur une distribution de capteurs mesurant et datant en continu l accélération longitudinale du câble à différents endroits et selon des sections normales à sa longueur. Chaque capteur enregistre et date l onde lors de son passage à son niveau. Ensuite, en transmettant ces informations à un poste de Supervision ce dernier peut, tout d abord, calculer la vitesse de l onde, ensuite évaluer la localisation du front d onde de départ c est à dire le lieu de rupture. La figure 1 ci-dessous illustre cette méthode. A partir des datations fournies par les Capteurs, le poste de Supervision peut déterminer l ordre d occurrence des évènements; ainsi les Capteurs 2 et 3 ayant détectés l onde après le Capteur 1 permettent de calculer

8 2 Généralité 4 la vitesse «V» de l onde. Une fois «V» déterminée, le lieu «X» de rupture peut être calculé comme indiqué. L objet du présent document et des paragraphes suivants est de décrire la configuration et le paramétrage préalables de ces éléments dans un premier temps et comment, dans un deuxième temps, le Système CASC les exploite automatiquement pour localiser les ruptures et en informer l utilisateur. Fig. 1 Principe de détection et de localisation de la rupture de fil. 2.3 Considérations pratiques sur la méthode En conditions réelles, les câbles des ponts constituent des milieux dans lesquels de nombreux phénomènes acoustiques se produisent en permanence (vibration, chocs divers, corrosion, influence de la météo ou du trafic, etc.). Aussi, la détection du passage de l onde par un capteur CASC se fait, à chaque instant, par comparaison à un seuil. La vitesse «V» de propagation des ondes longitudinales est une constante dépendante des caractéristiques du câble et généralement comprise, dans le cas des câbles tendus, dans l intervalle 4500 à En pratique, pour limiter la détection de «fausses alarmes» dues à des évènements acoustiques cohérents en dépassement de seuil mais incohérents temporellement et pour obtenir des résultats tenant compte des caractéristiques réelles du câble, le Système CASC valide ou non l information en recalculant cette vitesse «V» pour chaque évènement. Pour ce faire, l installation minimum nécessite l implantation d au moins 3 capteurs par Câble. Cas particulier : On verra qu il est néanmoins possible pour le Système de fonctionner avec 2 Capteurs par câble mais, dans ce cas, la vitesse «V» des ondes ne pouvant être calculée par un 3 ième capteur, cette donnée doit être fournie par l utilisateur.

9 2 Généralité Les deux sous-systèmes CASC : le Superviseur et le Capteur Concrètement le système CASC peut être abordé par sa découpe en 2 sous entités comme illustrés dans la figure 2 ci-dessous : 1. Le Superviseur : est l outil permettant la surveillance globale des câbles de l ouvrage, essentiellement basé sur un logiciel fonctionnant sur un PC, dans, ou à proximité de l ouvrage. Il fournit les Interfaces Homme Machine (IHM) nécessaires au paramétrage global du Système. Il assure la communication 1 avec les Capteurs et exécute ensuite automatiquement les routines nécessaires pour détecter les ruptures de fils. 2. Un ensemble de N Capteurs placés sur l ouvrage : Tous les capteurs CASC sont identiques. Un capteur CASC est une entité électronique packagée dans un boîtier métallique que l on fixe sur le câble à surveiller. Une fois installés et mis sous tension électrique, les capteurs fonctionnent de façon autonome et communiquent uniquement avec le Superviseur. Il n existe pas d interaction directe entre les capteurs et l utilisateur. Fig. 2 Approche du Système CASC par une découpe en 2 entités. 1 La mise en œuvre du Superviseur et du moyen de communication entre le Superviseur et les Capteurs autour de l ouvrage, la fixation des Capteurs aux câbles et toutes les recommandations d emploi sont décrites et détaillées dans le paragraphe suivant.

10 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 6 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 3.1 Introduction L attention est portée sur le fait que le fonctionnement optimum et les performances du système CASC dépendent de sa mise en œuvre. Ce chapitre présente donc une importance toute particulière car il décrit les principales étapes de cette mise en œuvre et formule les recommandations d usage. Tout acteur du déploiement du Système CASC doit donc s astreindre à respecter scrupuleusement la procédure détaillée, ci-après. En aucun cas les matériels et le logiciel ne doivent faire l objet d un usage abusif ou inadéquat, d une réparation non conforme ou d une installation non autorisée. En cas de défaillance de tout ou partie du Système CASC, le gestionnaire prend contact conformément aux dispositions contractuelles (contrat de maintenance, garantie, expertise,... ) avec le prestataire ayant fourni le système ou, le cas échéant, celui l ayant installé. Le paragraphe 4 décrit l exploitation du Superviseur installé sur le PC de Supervision conformément au paragraphe 3. A partir d une description détaillée des IHM, le but est de rendre l utilisateur familier avec toutes les fonctions offertes par ce Superviseur. Lors de sa première utilisation, la séquence d installation est la suivante : Fig. 3 Séquence des étapes à mener pour exploiter le Système CASC Par la suite, lors d usages purement opérationnels sur ouvrage du système CASC, (i.e. une fois les 8 premières étapes passées avec succès) l utilisateur pourra se reporter directement au chapitre 4 : «Exploiter le Système CASC». 3.2 Etape 1 : Configurer le PC de supervision Choix du PC de Supervision : le PC doit être installé dans un endroit sûr dans ou à proximité de l ouvrage surveillé. Les conditions (température, hygrométrie, vibration,... ) du local dans lequel il sera installé dictent le choix du type de PC de Supervision Exemples : PC standard de bureau ou PC renforcé. Alimentation électrique : Le PC de Supervision est un ordinateur qui doit fonctionner en permanence (i.e. 24h/24h et 7 jours 7) pendant toute la durée de la phase de Surveillance des câbles. Il est de la responsabilité du gestionnaire d envisager une alimentation sécurisée par onduleur ou batteries de secours.

11 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 7 Remarque importante : Si le PC est éteint, la Surveillance des câbles n est plus assurée. Caractéristiques minimum du PC de Supervision : Processeur : INTEL Pentium IV Horloge : 1.7 GH 256 Mo de RAM Operating System : Microsoft Windows XP Pro, Microsoft Windows 2000 Pro, à jour de ses correctifs et Service Pack. Carte réseau standard avec port Ethernet 100 Mb/s format RJ45. Cohabitation logicielle : pour assurer la stabilité logicielle, aucun autre logiciel ne doit fonctionner de façon concurrente au Superviseur CASC lorsque celui-ci est activé. Seules les actions logicielles rudimentaires liées à l édition de fichiers textes, à l utilisation de l explorateur Windows sont tolérées. Veille et pare-feu : tout écran de veille, extinction automatique du moniteur ou des disques durs, fonctions de mise à jour automatique de l OS, mise en place de pare-feu réseau doivent impérativement être désactivés. 3.3 Etape 2 : Installer les logiciels nécessaires depuis le CD d installation de CASC Pour installer le Superviseur, l utilisateur doit d abord choisir (voire créer) un répertoire de travail dans l arborescence du disque dur du PC de Supervision. Exemple : «C :/Systeme CASC» Ensuite, effectuer un «copier/coller» du fichier «Superviseur.exe» fournit dans le CD d installation du Système CASC dans ce répertoire de travail : Exemple : «C :/Systeme CASC/Superviseur.exe» Il s agit d un exécutable standard autosuffisant compatible aux OS Windows. Ainsi, en double-cliquant sur cet exécutable, le Superviseur CASC est fonctionnel. En cas d arrêt volontaire ou involontaire (arrêt du PC), il faut double-cliquer sur l exécutable pour le relancer. Une seule application «Superviseur» doit être lancée sur le PC de Supervision et, en aucun cas, on ne doit lancer l exécution de plusieurs «Superviseur» à la fois sur le PC. Remarque : Dans le répertoire de travail, dès sa première exécution le logiciel «Superviseur.exe» crée systématiquement 3 fichiers :

12 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 8 «C:/Systeme CASC/Configuration.cdb» «C:/Systeme CASC/Evenements.cdb» «C:/Systeme CASC/Parametres.cdb» Ces 3 fichiers servent au logiciel Superviseur à stocker toutes les informations qu il prend en charge. En aucun cas ces fichiers ne doivent faire l objet d une exploitation directe par l utilisateur. Toute édition, suppression ou modification d un de ces 3 fichiers induirait au mieux une perte des données, voire une violation de l intégrité des données gérées par le Système CASC. Ne pas exécuter le Superviseur à ce stade et poursuivre les installations nécessaires : - Copier/coller du CD d installation vers le répertoire de travail le répertoire «ServeurTFTP». Vérifier que ce répertoire contient 3 fichiers : C:/Systeme CASC/ServeurTFTP/tftpd32.exe C:/Systeme CASC/ServeurTFTP/tftpd32.ini C:/Systeme CASC/ServeurTFTP/tftpd32.chm - Copier/coller du CD d installation vers le répertoire de travail le répertoire «ServeurApache». - Aller dans le répertoire «ServeurApache» et installer le logiciel en double-cliquant sur le fichier «apache_2.2.4-win32-x86-no_ssl.msi». Lors des différentes étapes de l installation, accepter toutes les propositions par défaut d Apache sauf sur le choix du répertoire d installation : spécifier le répertoire du serveur apache : «C:/Systeme CASC/ServeurApache/» 3.4 Etape 3 : Configurer le moyen de communication Superviseur- Capteurs Communications suivant le protocole TCP/IP 2 (Haut niveau) : Le PC de Supervision et les capteurs communiquent par un fonctionnement en réseau. Pour cela le protocole réseau utilisé est le standard international : TCP/IP. Coté PC de supervision, ce protocole étant natif aux OS Microsoft il est directement utilisé par le Superviseur. Chaque Capteur intègre également la pile de communication TCP/IP. Implémentation du TCP/IP par un lien Wifi (sans-fil) (Niveau physique) : Physiquement le lien est une communication sans-fil via le protocole physique IEEE b encore appelé WIFI. Pour déployer une zone de communication sans-fil Wifi entre les entités du système CASC, il est nécessaire de mettre en œuvre un ou plusieurs «Access Point» (AP). 2 Voir Annexe B p 47 : Modèle OSI

13 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 9 Un AP est un produit standard du commerce qui permet de créer une sphère de communication sans-fil centrée sur lui. La figure 4 ci-dessous schématise la topologie de communication entre les entités du système CASC à l aide d un AP: Fig. 4 Schéma de communication TCP/IP WIFI entre les entités du système CASC. L Access Point du commerce doit respecter les 2 critères suivants : Intégrer la norme Wifi : b ou g être qualifié «Outdoor» c est à dire être apte à supporter les conditions météo extérieures (packagé à la norme IP65). Configuration TCP/IP du PC de Supervision et de l Access Point : Le réseau TCP/IP constitué par la chaîne [Superviseur] [Access Point] N x [Capteurs] doit être configuré à adressage fixe (i.e. non DHCP). Il est fortement conseillé de créer un réseau local dit réseau anonyme c est à dire basé sur les adresses « X.X». Une configuration réseau recommandée est la suivante : Le Superviseur : L Access Point : (Eventuel Access Point complémentaire : réserver ) (Eventuel Access Point complémentaire : réserver ) (Eventuel Access Point complémentaire : réserver ) Un Capteur «CASC i»: Un Capteur «CASC i+1»: Un Capteur «CASC i+2»: Connecter l Access Point au Superviseur via un câble Ethernet RJ45 et leur attribuer une configuration réseau. Configurer le PC Superviseur via le Panneau de Configuration de Microsoft Windows et appliquer une configuration réseau fixe : Ensuite, il faut configurer l Access Point : pour cela l Annexe C p 48 du présent document présente la configuration type d un Access Point standard du commerce recommandé pour le déploiement du Système CASC.

14 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 10 Fig. 5 Exemple type de configuration TCP/IP du Superviseur Fig. 6 Exemple type de configuration TCP/IP de l Access Point

15 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC Etape 4 : Configurer le Système CASC Présentation générale Rappel : Toutes les données gérées par le Superviseur sont persistantes c est à dire automatiquement chargées ou sauvegardées respectivement lors du lancement ou de l arrêt (normal) du Superviseur. Ainsi une fois les étapes de configuration et de paramétrage du Système franchies, l utilisateur pourra arrêter et relancer autant de fois le Superviseur, les données saisies sont maintenues. De la même façon, en cas d arrêt brutal du PC de Supervision (coupure d électricité par exemple), il suffira de relancer le PC puis l application Superviseur, celleci rechargera les données telles qu elles étaient avant la coupure. Au premier lancement (double-click sur «Superviseur.exe»), la fenêtre principale du Superviseur apparaît : Fig. 7 Fenêtre principale du Superviseur CASC Cette fenêtre se subdivise en 3 sous-fenêtres : La plus grande fenêtre à droite est la fenêtre principale dans laquelle tous les évènements du système apparaissent, La fenêtre en haut à gauche est la fenêtre de configuration du système c est à dire celle qui contient tous les capteurs et leur organisation en lignes sur les câbles de l ouvrage, La fenêtre en bas à gauche est une fenêtre d indication du système.

16 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 12 Cette étape sert à configurer le système CASC c est à dire donner au Superviseur la description de l instrumentation des câbles par des capteurs CASC selon le schéma retenu préalablement (voir Annexe D p 54 : Travaux préparatoires à la mise en œuvre sur ouvrage du Système CASC). N.B. : Pendant toute cette étape, le click-droit de la souris dans la fenêtre de configuration est équivalent au menu de la barre d outil «Configuration» Configurer le Système de Supervision lui-même Dans la fenêtre de configuration, sélectionner l item «Ouvrage», click-droit et sélectionner «Modifier le système», la fenêtre suivante apparaît : Fig. 8 Fenêtre de configuration du Système lui-même. Dans le champ «Nom de l ouvrage»: saisir le nom de l ouvrage surveillé par le Système CASC Dans le champ «Durée après le pretrig», toujours saisir 7 (valeur par défaut) Dans le champ «Adresse IP»: saisir impérativement l adresse IP attribuée au PC de Supervision sur lequel tourne ce Superviseur (cf paragraphe 2.4). Exemple type : « » Dans le champ «port d écoute», saisir 4000 (valeur par défaut) Dans le champ «port de sortie», saisir 5000 (valeur par défaut) Dans le champ optionnel «commentaire»: saisir un éventuel commentaire libre décrivant l ouvrage.

17 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 13 Pour valider la configuration du Système cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon. Par la suite, pour modifier les données saisies, sélectionner l item «Ouvrage», click-droit et sélectionner «Modifier le système» Configurer les Lignes du Système Lors de l étape préparatoire à la surveillance de l ouvrage un schéma d instrumentation a été préalablement retenu (voir Annexe D p 54). Ce schéma indique les câbles qui seront surveillés ainsi que le nombre de capteurs CASC à placer. Notion de «Ligne»: Il s agit ici de déclarer au Superviseur les lignes de Capteurs qui ont été prévues. Une ligne est un ensemble physique de Capteurs qui seront fixés sur un même câble pour en assurer la surveillance. Souvent une ligne correspond à un câble, toutefois, il est possible que 2 lignes distinctes soient installées sur un même câble. Pour cela, dans la fenêtre de configuration, sélectionner l item «Ouvrage» (qui porte le nom saisi à l étape précédente) click-droit et sélectionner «Ajouter une ligne au système», la fenêtre suivante apparaît : Fig. 9 Fenêtre de configuration d une Ligne.

18 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 14 Dans le champ «Nom de la Ligne», saisir le nom de la ligne à déclarer. Exemple «Câble n 10». Dans le champ «Seuil Bas» et le champ «Seuil Haut» saisir la même valeur (en g) du seuil préconisé dans l Annexe D p 54. Par défaut saisir «Seuil Bas» = «Seuil Haut» = 4. Remarque : Cette information a peu d importance, il s agit simplement de saisir la valeur du seuil de déclenchement qui sera proposé par défaut à chaque capteur ajouté à cette ligne (cf. étape suivante : : Configurer les Capteurs du Système). Dans le champ optionnel «Commentaire»: saisir un éventuel commentaire libre décrivant la ligne de capteurs en cours de saisie. Le champ «Filtre temporel» propose de sélectionner ou non l application d un filtre temporel. Ce filtre est le délai minimum entre 2 ruptures calculées par le Superviseur pour qu elles soient toutes 2 considérées comme des ruptures réelles et distinctes. Si le filtre est appliqué, après la détection d une rupture, les algorithmes ne retiendront pas les ruptures qui pourraient être calculées dans l intervalle temporel saisi. En effet, lors d une rupture, souvent les ondes se propagent à énergie élevée. Les réflexions successives en extrémité de câble de l onde peuvent produire des redéclenchements à chaque passage de capteur et transmettre ainsi plusieurs acquisitions liées à un même événement. Un filtrage dédié permet de rendre le système «sourd» après le calcul de la première «vraie» rupture et supprime les «redétections» indésirables. Il est conseillé d appliquer le filtre temporel et de saisir une valeur d écart temporel dont le calcul est donné dans l annexe D p 54 : Travaux préparatoires à la mise en œuvre sur ouvrage. Le champ «Indiquer si 2 capteurs suffisent pour détecter les ruptures» n est nécessaire que dans le cas rare où l instrumentation d une Ligne ne prévoit que 2 capteurs par ligne. Bien que cette possibilité puisse apparaître en contradiction avec l indication du paragraphe 2.2 «Principe et théorie de la méthode», le Système permet néanmoins un fonctionnement «dégradé» des algorithmes en ne fonctionnant qu avec 2 Capteurs sur une Ligne. En conséquence, la vitesse réelle de l onde de rupture ne peut être évaluée par le Système, et c est la vitesse fournie ici par l utilisateur qui sera prise en compte par les algorithmes. Faire des tests et saisir la vitesse la plus proche de la réalité. Attention : si une ligne ne possède que 2 capteurs et que cette option est cochée, les résultats sont à considérer avec l information suivante : les algorithmes ne pouvant déterminer si la rupture a bien eu lieu entre les 2 capteurs, la probabilité d erreur sur la localisation est grande

19 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 15 (Sauf si les 2 Capteurs de la ligne sont effectivement positionnés aux extrémités physiques du câble). Pour valider la configuration de cette ligne cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon. Par la suite, pour modifier les données saisies, sélectionner l item «Ligne», clickdroit et sélectionner «Modifier la ligne». Une fois validée, la ligne saisie s affiche dans la fenêtre de configuration : Fig. 10 Les items «Lignes» saisis apparaissent sous l item «Ouvrage» dans la fenêtre de configuration Configurer les Capteurs du Système Il s agit ici de déclarer au Superviseur les Capteurs qui ont été prévus pour une ligne en particulier. La notion de Capteur développée ici correspond exactement à celle du boîtier physique placé en un point particulier d une ligne. Pour cela, dans la fenêtre de configuration, sélectionner l item «Ligne» (qui porte le nom saisi à l étape précédente), click-droit et sélectionner «Ajouter capteur», la fenêtre en Figure 11 apparaît. Dans le champ «Nom du Capteur»: Saisir un nom pour le Capteur. Exemple : «Capteur 1» Dans le champ «Adresse IP»: Saisir l adresse IP du Capteur retenu. L adresse IP du Capteur est inscrite sur le boîtier métallique du Capteur. Exemples : « » ou « », etc. Dans le champ «Distance»: Saisir la distance en mètre de ce Capteur par rapport au premier Capteur de cette ligne. Si le Capteur est le premier de la ligne saisir «0». Exemples : «0», «12.64», «50»,... Le Système interdit qu il y ait 2 capteurs distincts déclarés à un même endroit de la Ligne. Par défaut, pour chaque Capteur de la ligne, les valeurs des Seuils proposées sont celles saisies pour la ligne lors de l étape précédente.

20 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 16 Fig. 11 Fenêtre de configuration d un Capteur. Dans les champs «Seuil Bas» et «Seuil Haut» saisir la même valeur Ce seuil est la valeur exprimée en (g) de déclenchement du Capteur pour qu il enregistre une onde et la transmette au Superviseur La valeur à saisir est préconisée dans l étape préparatoire à la surveillance de l ouvrage (voir Annexe D p 54). Dans le champ «Période de réveil», saisir en minutes (de 10 à 1440), la période à laquelle le Capteur se connectera systématiquement au Superviseur pour signaler son bon fonctionnement et obtenir, le cas échéant, une mise à jour de ses paramètres : Seuils, Etat, Période de réveil, etc. Conseil : Dans un premier temps il est conseillé de saisir une période courte (exemple «30» mn), ensuite lorsque le système se stabilise saisir une période plus longue (exemple» 240» mn) Laisser le champ «Etat» coché sur «Capteur actif» (état par défaut). Ceci ne sera nécessaire qu en cas d opération de maintenance Laisser le champ «forcer le capteur allumé» dans l état décoché (état par défaut).

21 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 17 Ceci ne sera nécessaire qu en cas d opération de maintenance A ce stade pas d utilisation du bouton «Paramètres réseau»: ce bouton utilisé pour les opérations de maintenance sert à ordonner au Capteur de modifier sa configuration TCP/IP A ce stade pas d utilisation du bouton «Evaluation de la portée»: ce bouton utilisé au stade de l installation physique du Capteur sur le Câble (voir ci-dessous : Installer «définitivement» le système CASC) sert à ordonner au Capteur d évaluer (en dbm) la qualité de son lien de communication WiFi avec l Access Point. Pour valider la configuration de ce Capteur cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon. Par la suite, pour modifier les données saisies, sélectionner l item «Capteur», click-droit et sélectionner «Modifier le Capteur». Une fois validé, le Capteur saisi s affiche dans la fenêtre de configuration : Fig. 12 L item «Capteur» saisi apparaît sous l item «Ligne» dans la fenêtre de configuration Finaliser la Configuration du Système Finaliser la saisie de la configuration conformément au schéma d instrumentation préalablement retenu (Voir Annexe D p 54 : Travaux préparatoires à la mise en œuvre sur ouvrage du système CASC) : Répéter l étape «Configurer Les Lignes» autant de fois que de Lignes prévues, et, pour chaque ligne prévue, autant de fois l étape «Configurer les Capteurs» que de Capteurs prévus pour la Ligne. A la fin de cette opération, la fenêtre de configuration contient visuellement et sous forme d arborescence toute la configuration saisie. La figure 13 donne l exemple type d une configuration saisie.

22 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 18 Fig. 13 Vue globale de la configuration de l instrumentation de l ouvrage par des capteurs CASC. Remarques : Au fur et à mesure de la saisie de la Configuration, comme pendant toute la durée de fonctionnement du système CASC, les évènements remarquables s affichent sur la fenêtre principale. A tout moment, en double-cliquant sur un événement, le détail concernant l évènement s affiche dans une fenêtre modale. A tout moment et tant que la Surveillance est inactive (ce qui est le cas à ce stade) il est possible d ajouter, modifier, supprimer ou simplement consulter les propriétés : du Système, d une Ligne ou d un Capteur. Pour cela il suffit de sélectionner l élément concerné dans l arborescence de la configuration, click-droit et sélectionner la fonction désirée : «Propriétés», «Modifier le Système» «Ajouter une Ligne au système», «Modifier une Ligne», «Supprimer une Ligne» «Ajouter un Capteur», «Modifier le Capteur», «Supprimer le Capteur» Rappels importants : 1. Chaque capteur déclaré dans l arborescence (i.e. appartenant à une Ligne et possédant une adresse IP unique, et fixé à une certaine distance sur le câble) doit correspondre exactement au Capteur physique CASC qui sera installé sur ladite ligne et à ladite distance. Pour les distinguer, l adresse IP du Capteur CASC est inscrite sur le boîtier.

23 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 19 Fig. 14 Photo d un Capteur CASC installé sur cable 2. Il ne peut exister 2 Lignes du même nom dans la configuration du Système. 3. L Adresse IP du Capteur est utilisée pour son identification par les algorithmes du Système. Chaque Capteur a donc une adresse IP unique. 4. Il ne peut exister 2 Capteurs du même nom dans une même Ligne. En revanche, il peut exister 2 Capteurs du même nom dans 2 Lignes distinctes. 5. Il ne peut exister 2 Capteurs à la même distance dans une même Ligne. 6. Dans l arborescence, chaque Ligne affiche ses Capteurs triés par la distance : du plus proche au plus éloigné. A tout moment, il est possible de visualiser la distribution des Capteurs par Ligne. Pour cela sélectionner la Ligne à visualiser dans la fenêtre de Configuration, Click-droit, sélectionner «Vue Ligne». La fenêtre suivante apparaît : Fig. 15 Vue graphique d une Ligne et de la distribution des Capteurs sur cette Ligne. Guide utilisateur du système CASC Version: 1.b

24 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC Vérifier la Configuration du Système Vérifier que graphiquement, l arborescence de la fenêtre de configuration représente effectivement l instrumentation de l ouvrage par des lignes de Capteurs CASC tel que prévu dans le schéma de surveillance (Voir Annexe D p 54). Naviguer dans l arborescence, lancer les «Vue Ligne» représentant graphiquement une Ligne de Capteurs et leur répartition spatiale. Pour vérifier que la Configuration a bien été enregistrée par le Superviseur, fermer l application : menu «Surveillance», sélectionner «Quitter». Relancer le Superviseur, en double-cliquant sur le fichier «Superviseur.exe». Le Superviseur se relance. Toutes les informations saisies dans la Configuration sont rechargées à l identique. A ce stade, l étape «Configurer le Système CASC» est terminée. 3.6 Paramétrer le Système CASC Cette étape sert à saisir l ensemble des paramètres dont le Superviseur a besoin pour ensuite exécuter correctement et automatiquement les algorithmes de détection des ruptures, d alarmes, etc. Les paragraphes qui suivent décrivent les paramètres à saisir ainsi que leur utilité pour le fonctionnement automatique du Superviseur lors de la phase de Surveillance de l ouvrage. Lancer l application Superviseur en mode Surveillance inactive (état par défaut au lancement) Paramétrer le «Répertoire de travail» Pour que l utilisateur puisse sauvegarder des signaux acoustiques au format texte ou pour supprimer des évènements, il faut spécifier un répertoire de travail au Superviseur. Pour cela : menu «Paramétrer», choisir «Répertoire de travail». Un sélectionneur de répertoire apparaît : Fig. 16 Sélectionneur de répertoire pour choisir le répertoire de travail.

25 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 21 Il est recommandé d utiliser le même répertoire que celui où le Superviseur a été installé. Exemple : Exemple : «C :/Systeme CASC» Pour valider ce paramètre cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon Paramétrer le «Fichier de Sauvegarde» Lorsque l utilisateur supprime des évènements de la fenêtre principale, une trace de l événement est sauvegardée dans un fichier ASCII. Il s agit ici de spécifier le nom du fichier de sauvegarde des évènements. Pour cela : menu «Paramétrer», choisir «Fichier de sauvegarde». La boite de dialogue, Figure 17 ci-dessous, apparaît. Fig. 17 Saisie du nom du fichier de sauvegarde des évènements supprimés. Par défaut, la première fois, le nom «Sauvegarde.txt» est proposé. Ce fichier sera automatiquement créé puis géré par le Superviseur. Ce fichier sera localisé dans le répertoire de travail saisi précédemment. Exemple : «C :/Systeme CASC/Sauvegarde.txt» Pour valider ce paramètre cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon Paramétrer les alarmes Cette version 1.0 du Système CASC permet d envoyer des alarmes par SMS lors de la détection d une rupture de fil dans un câble. Attention : pour que la fonction d émission d alarme sous forme de SMS fonctionne, il faut connecter et configurer un modem GSM au PC de Supervision. Cette mise en œuvre est décrite dans l annexe E p55 : Mise en œuvre d un modem GSM pour l envoi d alarmes en cas de ruptures. Si un modem a correctement été connecté et configuré sur l un des ports séries du PC de Supervision, la fonction d alarme peut être activée et paramétrée. Pour cela, menu «Paramétrer», choisir «Alarmes». La fenêtre suivante en Figure 18 apparaît.

26 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 22 Fig. 18 Fenêtre de configuration de l envoi d alarmes par SMS. Par défaut, à la première exécution du Superviseur, cette fonction n est pas activée. Pour l activer: Cocher la case «Activer la Gestion d alarmes par GSM» Dans le champ «N de téléphone», saisir au moins de un à trois numéros de téléphones portables Dans le champ «Port COM»: sélectionner le numéro du port série du PC de Supervision auquel est connecté le modem GSM puis le débit auquel il a été configuré (Voir l annexe E p 55 : Mise en œuvre d un modem GSM pour l envoi d alarmes en cas de ruptures. Cocher le champ «Activer la Gestion de dépôt SMS» pour que le Superviseur vérifie que l envoi des SMS d alarme aux numéros de portable saisis soient bien reçus (i.e. Le Superviseur demande un accusé de réception). Attention, dans ce cas aussi, le modem doit avoir été configuré pour tenir compte de cette fonction. Pour valider ces paramètres cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon. Par la suite, si la fonction est activée et que le Superviseur détecte des ruptures, il tentera d envoyer un SMS à chaque numéro de téléphone portable saisi Paramétrer la plage de vitesse des ondes Il s agit ici de fixer la fourchette de vitesse des ondes dans laquelle la rupture détectée par le superviseur doit se situer pour être considérée comme telle. Pour saisir ces paramètres, menu «Paramétrer», choisir «Vitesses d onde». La fenêtre suivante apparaît :

27 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 23 Fig. 19 Saisie des paramètres nécessaires au calcul des ruptures. Dans le champ «Entrer la plage acceptable de la vitesse d onde d une rupture»: saisir respectivement les vitesses minimum et maximum demandées. L annexe D p 54 : «Travaux préparatoires à la mise en œuvre sur ouvrage» donne des indications. En pratique la vitesse est souvent comprise entre 3500 et 5500 m.s 1 Quand les algorithmes commencent à détecter une possibilité de Rupture, sa vitesse calculée doit être comprise dans cet intervalle. Sinon la Rupture n est pas conservée par le Système. Il est conseillé de saisir une plage assez large au début de l instrumentation (Exemple : les valeurs proposées par défaut) et ensuite, affiner éventuellement cette plage autour de la vitesse réelle. Pour valider ces paramètres cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon Paramétrer le décalage sur l heure GMT Chaque Capteur CASC possède un mécanisme autonome de datation des évènements acoustiques. La datation d un événement par un Capteur CASC est faite en heure absolue (ou heure GMT). Lorsqu un Capteur transmet des évènements acquis au Superviseur, il est plus commode que le Superviseur les «redate» avec l heure locale plutôt que l heure GMT. Il s agit ici d indiquer au Superviseur quel décalage il y a entre l heure GMT et celle relative à l endroit et à la période où le Système CASC est installé. Pour saisir ce paramètre, menu «Paramétrer», choisir «Décalage sur l heure GMT». La fenêtre en Figure 20 apparaît. Saisir, dans l unique champ le nombre entier d heure de décalage entre l heure GMT et l heure relative à l endroit où le Système CASC est installé. Pour valider ce paramètre cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon.

28 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 24 Fig. 20 Fenêtre de saisie du décalage du Système par rapport à l heure GMT Paramétrer la routine de rupture Pour exécuter automatiquement les algorithmes de détection et de localisation des éventuelles ruptures dans les câbles, le Superviseur exécute périodiquement une routine appelée «Routine de rupture». Il s agit ici d indiquer au Superviseur la façon dont le Superviseur doit exécuter la «routine de rupture». Pour saisir ce paramètre, menu «Paramétrer», choisir «Paramétrer la routine de rupture». La fenêtre suivante apparaît : Fig. 21 Fenêtre de paramétrage de la routine de rupture. La case à cocher «Exécuter la routine en mode incrémental»: permet d exécuter la routine : En mode incrémental : (coché) seuls les derniers évènements reçus par le Superviseur depuis la dernière exécution de la routine sont exécutés. Ce mode peut être utilisé une fois le système stabilisé et que de nombreux évènements ont été reçus. Ceci a pour effet de soulager le Superviseur en terme de quantité de traitements et donc de réactivité vis à vis de l utilisateur, En mode non incrémental : (décoché état par défaut) quand la routine s exécute le Superviseur recalcule les éventuelles ruptures sur la base de tous les évènements reçus depuis la mise en route de la Surveillance. Il est conseillé, dans un premier temps, de ne pas sélectionner le mode incrémental. Effectivement, il est fort probable que des paramètres soient ajustés dans les premiers temps de la Surveillance (vitesse des ondes, seuils des capteurs, filtre

29 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 25 temporel... ) aussi pour que la routine prenne en compte rétroactivement ces modifications sur les premiers évènements récoltés par le Superviseur, il est conseillé de choisir le mode non incrémental pendant la phase de stabilisation du Système. Dans le champ «Période d exécution», saisir un nombre entier de minutes (de 1 à 30) correspondant à la période à laquelle le Superviseur exécutera la routine permettant de détecter d éventuelles ruptures. Plus cette période sera courte et plus le système sera réactif pour indiquer à l utlisateur l occurrence d une rupture. Exemple : avec une période fixée à 1 minute, cela signifie que le Superviseur mettra moins de 60 secondes entre le moment où les évènements acoustiques ont été enregistrés et transmis par les Capteurs et le moment où la Rupture est détectée. Rappel : il faut ajouter à ce temps, le délai que prend, si cette option est mise en œuvre, le temps de communication de l alarme par SMS via le réseau GSM (de 1 à 3 minutes). Pour valider ce paramètre cliquer sur le bouton OK ; bouton Annuler sinon Paramétrer la constante de Calibrage des Capteurs Ce paramètre sert à fixer la constante de division des valeurs accélérométriques délivrées par les Capteurs au Superviseur CASC. C est un paramètre de réglage des valeurs numérisées par les Capteurs (i.e. un potentiomètre logiciel). La détermination de ce paramètre est décrite dans l annexe F p 56 : Calibrage des Capteurs CASC. Pour saisir ce paramètre, menu «Paramétrer», choisir «Valeur de calibrage des Capteurs». La fenêtre suivante apparaît : Fig. 22 Saisie de la constante de Calibrage des Capteurs CASC. Le système doit être livré calibré, laisser la valeur par défaut, cliquer sur le bouton Annuler. A ce stade, l étape «Paramétrer le Système CASC» est terminée.

30 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC Etape 6 : Démarrer la Surveillance Acoustique La configuration des Capteurs et leur répartition en Lignes ayant été décrite, les paramètres valorisés, le Superviseur est opérationnel pour assurer l écoute des Capteurs. Désormais pour démarrer la Surveillance de l ouvrage : menu «Surveillance», sélectionner «Démarrer». La fenêtre de saisie du mot de passe protégeant le démarrage (et l arrêt) de la Surveillance acoustique apparaît : Fig. 23 Saisie du mot de passe pour Démarrer (ou Arrêter) la Surveillance. Saisir le mot de passe : «CASC» puis cliquer sur «OK» pour démarrer la Surveillance. Le résultat s affiche sur la fenêtre principale. Si une erreur survient, elle est indiquée sur la fenêtre principale. La surveillance n a pas pu démarrer et il s agit très probablement d une erreur dans la configuration TCP/IP du Système ; dans ce cas retourner à l étape «Configurer le Système CASC» pour vérifier la Configuration ou contacter le prestataire. Fig. 24 Message d erreur détaillé lors d un problème au démarrage de la surveillance. Si la surveillance a pu démarrer correctement, alors le message suivant s affiche sur la fenêtre principale : Fig. 25 Détail du message indiquant le bon démarrage de la surveillance.

31 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC 27 Remarques : Dans cet état la surveillance de l ouvrage est active, les Capteurs peuvent se connecter au Superviseur pour obtenir des mises à jours de leurs paramètres et transmettre des évènements. En temps-réel, la fenêtre d indication en bas à gauche indique l état actif ou non de la surveillance de l ouvrage par le biais d une icône et d un texte. Voir Figure 26 ci-dessous. Fig. 26 En temps-réel, dans la fenêtre d indication, l état de la surveillance est indiqué. Pour arrêter la surveillance : menu «Surveillance», sélectionner «Arrêter». La fenêtre de saisie du mot de passe protégeant le démarrage et l arrêt de la Surveillance acoustique apparaît, saisir le mot de passe «CASC» et valider. Par défaut, quand on (re)lance le Superviseur, la surveillance est toujours inactive. La surveillance ne peut être lancée que par l utilisateur. 3.8 Etape 7 : Vérifier la chaîne [ Superviseur Access Point Capteurs ] A ce stade de l installation le Superviseur «connaît» l ensemble des Capteurs et leur répartition en Lignes suite à l étape de Configuration. Les paramètres du Superviseur ont été valorisés et la surveillance peut être démarrée et arrêtée correctement. Cette étape se veut une étape de vérification de la chaîne [ Superviseur Access Point Capteurs] préalablement à l installation «définitive» de l Access Point et des Capteurs sur l ouvrage. Le but est de vérifier par une simple manipulation que chaque Capteur fonctionne correctement. 1. Vider la fenêtre principale du Superviseur de tous les évènements enregistrés lors des phases précédentes : Cliquer dans la fenêtre principale, Menu «Evènements»: choisir «Tout sélectionner», Menu «Evènements»: choisir «Supprimer sélection» Valider la demande de confirmation 2. Lancer la Surveillance acoustique. Menu «Surveillance», choisir «Démarrer».

32 3 Mise en oeuvre pratique du système CASC Le Superviseur configuré et paramétré, pour chaque Capteur qui doit être physiquement installé sur l ouvrage : Mettre le Capteur en marche (mise sous tension), Donner un petit choc manuel au niveau de l entrée accélérométrique Vérifier que le Capteur : Demande une connexion au Superviseur qui le reconnaît (conformément à son adresse IP indiquée sur le boîtier du Capteur). Le Superviseur accepte la demande de Connexion ce qui signifie que le Capteur est bien reconnu Le Capteur transmet une «Demande de mise à jour» Le Superviseur répond à la demande de mise à jour Le Capteur transmet un ou plusieurs «Groupe2», Le Capteur demande une déconnexion. La figure 26 ci-dessous illustre le déroulement type de cette procédure pour un Capteur. Lorsque chaque Capteur qui doit être fixé sur les câbles de l ouvrage a été correctement testé alors l étape de test est terminée. Fig. 27 Déroulement type d un test de connexion réussi.