Procédé de chronométrie, système de gestion centralisée mettant en oeuvre ce procédé, et son application à la détection de fuites dans un réseau de transport de fluides

Abstract

 Le poste central du système de gestion technique centralisée comporte des moyens d'émission d'un signal quasi périodique à toutes les stations éloignées du système pour la synchronisation de circuits de chronométrie (CH,) de ces stations. Ces circuits (CH,) comportent une horloge (10) fournissant le même rythme de comptage à deux compteurs (11, 12). Le premier est remis à zéro par le signal émis par le centre de gestion tandis que le second continue à compter jusqu'à sa capacité maximum. Il est alors chargé automatiquement par la valeur atteinte par le premier compteur. Ce second compteur fournit sur commande des données horaires qui sont affectées aux événements pris en compte par cette station, et transmises avec les informations relatives à ces événements au centre de gestion.
Application, notamment, à la détection et à la localisation de fuites dans un réseau de transport de fluides.

Description

[0001] L'invention concerne les systèmes d'aide à l'exploitation possédant un poste de gestion centralisée et a plus particulièrement pour objet un procédé et un système d'élaboration et de transmission d'informations permettant d'établir la chronométrie relative d'évènements survenus en différentes stations gérées par le poste de gestion centralisée.

[0002] Un grand nombre de systèmes d'aide à l'exploitation, pour des réseaux de tous types, sont construits sur le schéma suivant : des stations de contrôle et/ou de commande sont dispersées pour le contrôle de l'ensemble d'un réseau. Chacune de ces stations est reliée par un canal de transmission d'informations à un poste central destiné à la gestion centralisée du réseau ; les stations n'ont pas de liaisons entre elles mais peuvent couvrir des domaines adjacents et transmettre au centre de gestion des informations liées à un même évènement ou à des évènements en relation les uns avec les autres.

[0003] Le problème qui se pose alors au centre de gestion est de dater les évènements survenus dans les différentes stations les uns par rapport aux autres et par rapport à une référence de temps commune. Ce problème se pose dans la plupart des installations industrielles, par exemple dans les installations de transport de fluide, ainsi que dans les installations de surveillance.

[0004] Une solution évidente consiste à établir la chronométrie des évènements à partir d'une référence de temps absolue. La mise en oeuvre de cette solution est difficile car elle impose une même référence de temps précise dans toutes les stations et dans le poste de gestion, ce qui ne peut être obtenu qu'en transmettant à partir de la station de référence des messages de resynchronisation qui peuvent éventuellement être longs.

[0005] Une autre solution consiste à établir la chronométrie en un seul endroit, le poste central possédant la référence de temps, avec rapatriement de toutes les informations à cet endroit dès qu'elles sont captées. Ceci ne peut être obtenu qu'en prévoyant un réseau de lignes de transmission reliant chacune des stations au poste central de gestion, ce réseau supplémentaire ayant uniquement cette fonction. Cette solution est chère.

[0006] L'invention a pour objet un procédé d'élaboration et de transmission d'informations pour l'établissement d'une chronométrie relative qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus, et qui en particulier peut être mis en oeuvre dans des systèmes d'aide à l'exploitation déjà existants sans introduire de lignes de transmission supplémentaires.

[0007] Selon l'invention, un procédé de chronométrie relative d'évènements détectés par des stations éloignées d'un poste central de gestion auquel elles sont reliées par des lignes de transmission, est principalement caractérisé en ce qu'il consiste :

- dans le poste central à élaborer et à transmettre simultanément aux stations un signal de référence de temps quasi-périodique, définissant des unités horaires de durée très supérieure au temps de cycle d'interrogations-réponses du poste central à toutes les stations ;

- dans chaque station à réinitialiser, à chaque unité horaire un premier compteur par le signal de référence reçu, à compter simultanément des impulsions de comptage de rythme donné dans ce premier compteur et dans un second compteur, à charger par le contenu du premier compteur, le second compteur lorsque ce dernier a atteint sa capacité maximum, cette capacité maximum étant supérieure au nombre maximum d'impulsions de comptage dans une unité horaire, à affecter chaque évènement détecté de données horaires constituées du contenu du second compteur lors de la détection de l'évènement et d'une information de levée d'ambiguité ayant des états différents au début et à la fin d'une unité horaire, et à transmettre lors des interrogations des stations par le poste central les informations relatives aux évènements avec les données horaires correspondantes ;

- et dans le poste central à affecter les informations reçues d'une donnée horaire supplémentaire correspondant à un numéro d'unité horaire.

[0008] L'invention a aussi pour objet un système destiné à la mise en oeuvre de ce procédé.

[0009] L'invention a également pour objet l'application de ce système à la détection et la localisation rapide de fuites dans un réseau de transport de fluides.

[0010] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées :

- la figure 1 représente schématiquement un système d'aide à l'exploitation à gestion centralisée selon l'invention ;

- la figure 2 représente, en détails, une partie d'une station éloignée de ce système ;

- la figure 3 représente un chronogramme de l'évolution du contenu des compteurs.

[0011] Pour l'élaboration d'une chronométrie relative, des références de temps sont transmises du centre de gestion aux stations, et ces dernières datent les informations captées en transmettant avec ces informations des données horaires dérivées de ces références de temps.

[0012] Dans les systèmes d'aide à l'exploitation du type décrit ci-dessus, certaines procédures sont communes à toutes les stations et commandées à partir du centre de gestion par un ordre général, c'est-à-dire destiné simultanément à toutes les stations. A cette fin, chaque station est capable de décoder, en plus de son adresse propre utilisée pour la transmission des ordres qui lui sont uniquement destinés, une adresse générale utilisée pour une transmission simultanée d'un ordre général unique à toutes les stations.

[0013] Dans une première étape du procédé selon l'invention, cette fonction ordre général est utilisée pour transmettre à toutes les stations éloignées un ordre de synchronisation de bases de temps locales, cet ordre constituant la référence de temps commune à toutes les stations pour un intervalle de temps déterminé par l'intervalle entre deux ordres de synchronisation successifs. Lorsque les différences de temps de propagation de cet ordre général, entre le centre de gestion et les différentes stations, sont supérieures à la précision souhaitée, un décalage supplémentaire destiné à la compensation de ces différences peut être réalisé à chaque station ; cette compensation liée à la localisation géographique des différentes stations par rapport au centre de gestion est préétablie et mise en mémoire à chaque station.

[0014] Les informations concernant les évènements détectés dans un domaine couvert par une station sont transmises par la liaison normale station-centre de gestion, mais elles sont transmises avec des données horaires fournies par la base de temps locale ; ainsi elles peuvent être stockées un certain temps avant leur transmission pour ne pas interrompre une procédure prioritaire en cours. Ces bases de temps locales sont synchronisées, comme indiqué ci-dessus. Cette synchronisation est réalisée par un ordre général périodique qui dépend de la précision souhaitée, mais cette périodicité n'est pas une caractéristique du système et l'ordre général peut être retardé par rapport à son échéance normale lorsque le centre de gestion est en cours de traitement d'une autre procédure.

[0015] Pour éviter qu'une information soit perdue lorsque l'ordre général de synchronisation arrive à la station à l'instant où celle-ci doit dater un évènement qui survient, il est prévu dans chaque station une base de temps locale de structure particulière qui comporte une horloge associée à un double compteur, le premier remis à zéro par l'ordre général de synchronisation, le second, de capacité supérieure à la période maximum entre deux remises à zéro par deux ordres généraux consécutifs, est automatiquement chargé par le contenu du premier lorsqu'il arrive à sa capacité maximale. Le contenu de ce second compteur est une première information horaire qui est mise en mémoire avec l'information à transmettre concernant un évènement.

[0016] Compte tenu du procédé de chronométrie décrit ci-dessus, entre deux remises à zéro du premier compteur, le contenu du second peut passer deux fois par une même série de valeurs. Pour lever cette ambiguité, le procédé suivant l'invention consiste à transmettre en plus de la première donnée horaire, une seconde donnée destinée à lever l'ambiguité. Enfin, dans le centre de gestion, les informations reçues sont mises en mémoire avec les données horaires reçues correspondantes et avec une information supplémentaire élaborée dans le centre de gestion lui-même fixant l'unité horaire (entre deux ordres de synchronisation) correspondante.

[0017] Dans un mode préféré, le procédé d'élaboration et de transmission des informations de chronométrie comporte une étape supplémentaire après chaque synchronisation qui consiste à élaborer et à transmettre au centre de gestion une information supplémentaire de compte rendu pour l'aviser que la synchronisation a bien été réalisée. Cette information peut être transmise par changement d'état d'une signalisation.

[0018] La description qui suit concerne les moyens de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus dans un système d'aide à l'exploitation tel que celui représenté sur la figure 1.

[0019] Le système d'aide à l'exploitation représenté sur cette figure comporte un centre de gestion, PC, relié par des lignes de transmission bilatérales T₁, T₂, T₃... à des stations S₁ , S₂, S3 ... dispersées, pour le contrôle et la commande d'un réseau, par exemple un pipe-line. Sur le schéma de la figure 1, le centre de gestion PC et l'une des stations SI ont été détaillés dans un exemple de réalisation.

[0020] Chaque station éloignée comporte des capteurs d'information, c₁, c₂, c3 donnant des caractéristiques d'état du réseau. Les informations sont transmises à un processeur p₁ (pour les stations actives) qui met en mémoire (et traite éventuellement) l'information, et la transmet lors d'une interrogation par le centre de gestion à un modulateur-démodulateur, m₁. La sortie de ce modulateur-démodulateur fournit l'information à transmettre sur le canal de transmission T₁ relié au centre de gestion.

[0021] Le centre de gestion PC comporte un modulateur-démodulateur M qui reçoit les informations transmises par les stations éloignées et les transmet après démodulation à un processeur P₁. Dans le système représenté, le processeur P_l gère la transmission des données reçues des stations qu'il transmet à une mémoire vive, MV, ou aux moyens d'exploitation, ME, associés, tandis qu'un second processeur P₂ gère les moyens d'exploitation à partir des données mises en mémoire dans la mémoire MV et des ordres, entrés par un opérateur ; une imprimante I, qui est un exemple d'unité d'aide à l'exploitation, a été représentée sur cette figure comme périphérique du processeur P₂. D'autres processeurs peuvent également être prévus pour des traitements complémentaires, ainsi que d'autres mémoires. Par ailleurs, la station S₁ , active, comporte le processeur p₁, mais d'autres stations peuvent être seulement passives et ne pas comporter de processeur.

[0022] Dans un tel système, pour l'élaboration et la transmission d'informations de chronométrie, chaque station comporte un circuit de chronométrie, CH₁ pour la station S₁. Ce circuit de chronométrie a pour fonction de dater les informations transmises par les capteurs c₁, c₂, c3... lorsqu'elles apparaissent, les informations datées étant ensuite transmises via le processeur p₁, le modem m, et la ligne de transmission normale T₁ au poste central de gestion PC.

[0023] La figure 2 représente le schéma détaillé d'un mode de réalisation de ce circuit de chronométrie CH₁. Il comporte une horloge 10 dont la sortie est reliée à l'entrée de comptage des deux compteurs 11 et 12. En pratique, l'horloge peut être constituée d'un quartz associé à une série de diviseurs pour obtenir le rythme de comptage souhaité. L'un des compteurs, 11, est synchronisé par des tops de resynchronisation transmis par le poste central de gestion PC à toutes les stations simultanément, par un ordre général. En pratique, cette synchronisation consiste à mettre à zéro le compteur 11. Pour cela, l'ordre de synchronisation appliqué à l'entrée E_RAZ du circuit de chronométrie est transmis via un circuit de mise en forme 13 à l'entrée de remise à zéro, RAZ, du compteur 11. Ce signal est également appliqué à l'entrée de commande d'une boucle de compte rendu, 22, qui réalise un changement d'état de la sortie S_CR pour transmission vers le poste central afin d'indiquer que la remise à zéro a bien été réalisée. Le second compteur 12 compte en même temps que le premier mais évolue jusqu'à sa capacité maximale de comptage qui est supérieure au nombre maximal d'impulsions à la fréquence de l'horloge 10 entre deux remises à zéro successives du compteur 11. Lorsque ce compteur 12 est arrivé à sa capacité maximum, une impulsion est fournie sur la sortie D de ce compteur et appliquée à l'entrée de lecture L du compteur 11. Les sorties parallèles de ce compteur 11 étant reliées aux entrées parallèles du compteur 12, ce dernier est chargé par le contenu du compteur 11 à cet instant puis continue à compter à partir de cette nouvelle valeur initiale, toujours différente de zéro. Les sorties parallèles du compteur 12 donnent à tout moment une référence de temps à une première entrée de données horaires d'une mémoire 14.

[0024] Pour lever l'ambiguité lorsqu'un évènement est affecté de données horaires appartenant à une série reproduite deux fois dans un intervalle entre deux remises à zéro du premier compteur, le circuit de chronométrie comporte en outre une bascule, 21, dont l'entrée est reliée à la sortie du circuit de mise en forme 13, une impulsion fournie à cette entrée faisant passer la sortie de cette bascule à l'état 1. Cette bascule comporte une entrée de remise à zéro reliée à la sortie D du compteur 11. La sortie, SA , de cette bascule est reliée à une seconde entrée de donnée horaire de la mémoire 14.

[0025] Par ailleurs, les capteurs c_l , c 2 c3 associés à cette station fournissent les signaux qu'ils détectent à des circuits de mise en forme, respectivement 15, 16 et 17. Les sorties de ces circuits sont reliées à l'entrée d'un circuit de filtrage 18 dont la sortie est reliée à une entrée d'ordre de prise en compte de la mémoire 14, qui lorsqu'elle reçoit une impulsion met en mémoire le contenu du compteur 12 présent à la première entrée de données horaires et un bit d'information correspondant à l'état de la seconde entrée de données horaires. Ces données sont transmises à la sortie du circuit de chronométrie pour mise en mémoire, avec l'information correspondante dans le processeur de la station puis transmission, au centre de gestion.

[0026] A titre d'exemple, si une précision courante de l'ordre de 10 ms sur les bases de temps des stations est suffisante, le circuit de chronométrie ne doit pas introduire une erreur supérieure à 10 ms sur les données horaires transmises. Pour cela, une durée maximum de 10⁶ ms soit seize minutes et quarante secondes doit être prévue entre deux synchronisations. En choisissant la fréquence de comptage égale à 100 Hz (période 10 ms), une capacité de comptage des compteurs égale à 2¹⁶ soit 65536 ou encore 655360 ms, et une resynchronisation générale toutes les 600 000 ms, soit toutes les dix minutes, la précision souhaitée est obtenue.

[0027] Les données horaires à la sortie du compteur 14 sont donc codées sur 16 bits. Dans un système où les bus de transfert d'informations comportent 8 bits, le circuit de chronométrie comporte en outre un multiplexeur 20 qui transfère le contenu de la mémoire en deux octets, le premier transmis sur l'ordre 0 et le second immédiatement après sur ordre 01. L'état du signal SA de levée d'ambiguité peut être mis en mémoire dans un bit de l'octet réservé à la saisie de l'évènement, cette saisie n'occupant généralement pas 8 bits.

[0028] La transmission des informations de changement d'état des capteurs d'une station est commandée par le centre de gestion. Dans un exemple de réalisation, le processeur d'une station p_l peut mettre en mémoire dans sa pile de traitement 21 octets. Si l'on suppose que l'information issue d'un capteur occupe trois octets comme indiqué ci-dessus, il est possible d'acquérir les données correspondant à 7 informations en provenance des capteurs entre deux interrogations de la station par le poste central de gestion.

[0029] En ce qui concerne la station elle-même, les informations des capteurs sont lues toutes les 20ms par exemple et détectées par variation d'état lors de deux périodes consécutives. L'intervalle minimum de détection des informations en provenance d'un même capteur est donc de 40ms. En conséquence, si des évènements surviennent et sont détectés par plusieurs capteurs d'une même station dans un créneau inférieur à 40ms, ils sont associés à une même information horaire. Par contre, elles sont associées aux informations horaires correspondant à leur arrivée si elles sont décalées de plus de 40ms.

[0030] La figure 3 représente, pour les capacités des compteurs indiquées, ci-dessus l'évolution du contenu Cp_C du compteur du centre de gestion; ceux C₁₁ et C ₁₂ des deux compteurs 11 et 12 à partir d'un instant où leurs contenus sont égaux à une même valeur 4000 et le signal SA . La première remise à zéro du compteur 11 est effectuée à son échéance normale c'est-à-dire dix minutes après la précédente, lorsque le compteur 11 a atteint le contenu 60000. Le second compteur 12 continue à compter jusqu'à 65536. Lors de l'impulsion d'horloge suivante, il est chargé par le contenu du premier compteur, alors à 5537, puis il continue de compter à partir de cette nouvelle valeur initiale. La seconde remise à zéro du premier est supposée effectuée plus tardivement, soit lorsque le contenu du compteur C₁₁ arrive à 65000. Le second n'est de toute façon pas encore arrivé à sa capacité maximale et continue de compter comme à la période précédente jusqu'à 65536. A l'impulsion suivante il est chargé par le contenu du compteur 11, C₁₁ soit 537 et compte à partir de cette nouvelle valeur initiale. Les informations horaires qui seront transmises avec les informations d'état correspondantes appartiendront donc aux intervalles suivants :

(0, 65536), (5537, 65536), (537, 65536) etc...

[0031] Entre les deux remises à zéro, définissant dans un compteur du centre de gestion, l'unité horaire de numéro n, les références comprises entre les valeurs avant initialisation 60000 et 65000 apparaissent deux fois. Le signal SA à deux niveaux donne l'information qui lève l'ambiguité.

[0032] Dans le processeur P₁ du poste central de gestion PC, le contenu C_PC du compteur modulo lOmn (valeur normale de la durée du comptage dans les stations) commande, à la fin de chaque cycle de 10mm, l'émission de l'ordre général de synchronisation et l'augmentation de une unité du contenu de ce compteur de capacité 144. Comme indiqué ci-dessus, lorsqu'une procédure prioritaire est en cours, l'émission de cet ordre général peut être retardée au maximum jusqu'à ce que le compteur 11 atteigne sa capacité maximum. En effet, il est remis automatiquement à zéro s'il atteint cette valeur. En retour, les informations arrivant au centre de gestion y sont mises en mémoire avec d'une part les données horaires transmises avec elles, qui fixent l'heure dans une unité horaire d'environ 10mn, et d'autre part la valeur du compteur du centre de gestion fixant l'unité horaire correspondante parmi les 144 unités formant 24 heures.

[0033] Il n'y a pas d'ambiguité sur l'affectation des unités horaires aux informations reçues des stations car le cycle d'interrogation réponse de toutes les stations par le centre de gestion a une durée très inférieure à l'unité horaire et que ces interrogations sont prioritaires par rapport à l'émission de l'ordre général de synchronisation.

[0034] Le processeur P₂ de ce même centre de gestion peut commander l'impression des résultats, c'est-à-dire les apparitions des évènements avec les heures correspondantes, classés dans l'ordre d'apparition dans les différentes stations, par exemple pour faciliter la reconnaissance d'évènements liés les uns aux autres.

[0035] L'invention s'applique à toutes les installations de téléconduite ou de télésurveillance disposant d'un poste de gestion technique centralisée dans lesquels il est nécessaire d'obtenir des informations de chronométrie avec une précision meilleure que le temps de cycle de l'installation.

[0036] Elle s'applique notamment à un système d'aide à l'exploitation des pipe-lines pour la détection et la localisation rapide de fuites. Un tel système comporte en effet des stations de contrôle associées à poste central d'exploitation auquel elles sont reliées par un support de transmission constitué d'une voie téléphonique. Lorsqu'une fuite apparaît à un endroit du réseau, il se produit une chute de pression qui se propage de chaque côté dans la canalisation, sous la forme d'une onde de pression négative. Ces ondes arrivent dans les stations avec des décalages par rapport à l'instant d'apparition de la fuite fonction de la distance entre le point de fuite et les stations, et de la vitesse de cette onde, (de l'ordre de 900 m/s).

[0037] A partir des données horaires associées à la détection dans deux stations, d'ondes de pression consécutives à l'apparition d'une fuite et de la distance entre ces stations, il est facile de localiser la fuite rapidement et avec une très bonne précision.

[0038] Ce système est très avantageux car il ne nécessite pas d'horloge très précise dans chaque station et donne néanmoins une bonne précision.

Revendications

1. Procédé de chronométrie relative d'évènements détectés par des stations éloignées d'un poste central de gestion auquel elles sont reliées par des lignes de transmission, caractérisé en ce qu'il consiste :

- dans le poste central à élaborer et à transmettre simultanément aux stations un signal de référence de temps quasi-périodique, définissant des unités horaires de durée très supérieure au temps de cycle d'interrogations-réponses du poste central à toutes les stations ;

- dans chaque station à réinitialiser, à chaque unité horaire un premier compteur par le signal de référence reçu, à compter simultanément des impulsions de comptage de rythme donné dans ce premier compteur et dans un second compteur, à charger par le contenu du premier compteur, le second compteur lorsque ce dernier a atteint sa capacité maximum, cette capacité maximum étant supérieure au nombre maximum d'impulsions de comptage dans une unité horaire, à affecter chaque évènement détecté de données horaires constituées du contenu du second compteur lors de la détection de l'évènement et d'une information de levée d'ambiguité ayant des états différents au début et à la fin d'une unité horaire, et à transmettre lors des interrogations des stations par le poste central les informations relatives aux évènements avec les données horaires correspondantes ;

- et dans le poste central à affecter les informations reçues d'une donnée horaire supplémentaire correspondant à un numéro d'unité horaire.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans chaque station une information de compte 'rendu d'initialisation est élaborée lors de l'initialisation du premier compteur et transmise au centre de gestion.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'initialisation consiste à remettre à zéro le premier compteur.

4. Système de gestion technique centralisée comportant un poste central de gestion et des stations éloignées qui y sont reliées par un canal de transmission, le poste central communiquant avec les stations soit par des ordres généraux pris en compte par toutes les stations, soit par des ordres particuliers pris en compte seulement par une partie de ces stations, les stations comportant des capteurs d'évènements à chronométrer, caractérisé en ce qu'il comporte, pour la mise en oeuvre du procédé de chronométrie selon l'une quelconque des revendications précédentes,

- dans le poste central des moyens d'élaboration et de transmission, par ordre général, du signal de référence de temps fixant les unités horaires et un compteur de ces unités horaires,

- et dans chaque station un circuit de chonométrie (CH_I) comportant une horloge (10) reliée aux entrées de comptage d'un premier et d'un second compteur (11,12) une entrée de signal de référence reliée à l'entrée d'une bascule (21), et à une entrée d'initialisation (RAZ) du premier compteur, le second compteur comportant une entrée multiple de chargement reliée à la sortie multiple du premier compteur et une sortie (D) reliée d'une part à une entrée de lecture (L) du premier compteur commandant le chargement du second compteur et à une entrée de commande de changement d'état de la bascule (21), le circuit de chronométrie comportant en outre un circuit de transfert (14,20) ayant une entrée de commande couplée aux capteurs et des entrées de données couplées aux sorties du second compteur et de la bascule, pour transmettre à la sortie du circuit de chronométrie les données horaires correspondantes lorsqu'un évènement est détecté, la station comportant en outre des moyens de mise en mémoire des évènements détectés et des données horaires correspondantes.

5. Application du système selon la revendication 4, à la détection et à la localisation rapide de fuites dans un réseau de transport de fluides, les stations étant réparties le long du réseau, et les évènements détectés étant des ondes de pression négative, consécutives à une fuite, détectées par les capteurs de stations respectivement en amont et en aval de la fuite, la localisation et l'instant d'apparition d'une fuite étant déterminés à partir des données horaires associées aux évènements détectés.

Dessins