Surveillance d’environnement

 

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L'OBJECTIF :

Surveiller les niveaux de bruit et de vibration sur les chantiers de construction pour respecter la réglementation en vigueur.

LA SOLUTION :

Utiliser NI LabVIEW avec des modules d’acquisition de signaux dynamiques de la Série C, pour développer un système (SAVE) de surveillance du bruit et des vibrations générés.

Les chantiers de construction peuvent générer des niveaux de bruit et de vibration susceptibles de "polluer" l’environnement. Il existe dans ce domaine une réglementation très précise, qui fixe des seuils à ne pas dépasser. C’est pourquoi les maîtres d’œuvre de chantiers, qui se voient imposer ces critères réglementaires et contractuels d’impact sur l’environnement, ont besoin de disposer de systèmes de mesure simples et efficaces, capables d’être intégrés à une installation qui implique souvent des contraintes particulières.

Pour répondre à ce besoin, les sociétés dB Vib Consulting et Saphir, partenaire Alliance de National Instruments, ont travaillé en commun pour développer un système de mesures acoustiques et vibratoires appelé SAVE (pour Surveillance Acoustique et Vibrations Environnementales), basé sur une architecture modulaire économique. 

La réglementation relative au bruit

 Le décret n°2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage (évolution du décret du 18 avril 1995), introduit dans le code de la santé publique, réglemente les bruits de comportements et les bruits provenant d’activités (activités professionnelles ou activités sportives, culturelles ou de loisir organisées de façon habituelle), ainsi que les bruits provenant des chantiers. Pour chacune de ces catégories, le décret détermine les critères permettant d'apprécier si un bruit porte atteinte à la tranquillité du voisinage ou à la santé de l'homme. Le décret fixe notamment les valeurs limites de l’émergence à 5 dB (A) en période diurne (de 7 heures à 22 heures) et à 3 dB (A) en période nocturne (de 22 heures à 7 heures), valeurs auxquelles s’ajoute un terme correctif en dB (A), fonction de la durée cumulée d’apparition du bruit particulier. De plus, la réglementation définit la notion d’émergence spectrale avec comme valeurs limites : 7 dB dans les bandes d’octave normalisées centrées sur 125 Hz et 250 Hz, et 5 dB dans les bandes d’octave normalisées centrées sur 500 Hz, 1 000 Hz, 2 000 Hz et 4 000 Hz.

 La réglementation relative aux vibrations

L’aspect vibratoire est principalement régi par la circulaire du 23 juillet 1986 relative aux vibrations mécaniques émises dans l'environnement par les installations classées pour la protection de l'environnement. La réglementation fixe les seuils du spectre de vibration à ne pas dépasser sur les constructions voisines des activités, ce qui permet de garantir l’intégrité des bâtiments environnants en fonction du type de construction (bâtiments industriels, maisons, groupe d’immeubles…).

En fonction de la situation et la criticité du chantier, d’autres contraintes peuvent être intégrées au contrat, par le donneur d’ordre, telles que la prise en compte des seuils de perception vibratoire par l’homme, ou la vérification de l’absence de tonalité marquée.

À tout cela s’ajoutent les contraintes inhérentes aux installations de chantier. Lorsqu’il faut effectuer des mesures en milieu extérieur sur des périodes relativement longues (plusieurs mois ou années), le matériel doit être étanche et les capteurs appropriés.

Un poste central serveur et des balises clientes

SAVE est composé de plusieurs stations (clients) de surveillance acoustique et de vibrations et d’un serveur central pour la supervision. Ce dernier fournit une interface utilisateur pour contrôler les données issues des stations distribuées sur le site.

Chaque station, ou balise, se présente sous la forme d’une valise étanche contenant un PC portable durci et le matériel d’acquisition de données ; à savoir des modules d’acquisition de signaux dynamiques 24 bits de la série C (NI 9233 et NI 9234), interfacés en USB. Notre choix s’est porté notamment sur le module NI-9234 pour sa dynamique élevée, qui en fait un instrument de mesure idéal pour le bruit et les vibrations, pour son intégration du conditionnement IEPE et pour sa consommation réduite.

Les mesures sont effectuées par le biais de microphones, accéléromètres ou géophones d’extérieur, en niveaux globaux ou spectres 1/3 d’octaves. L’application permet de fixer, sur chaque voie, des seuils d’alarme et de danger. Lorsque ces seuils sont dépassés, des relais sont déclenchés au travers d’un module de sorties numériques haute tension NI 9481, afin d’avertir le personnel avec des alarmes lumineuses et sonores. Les responsables de chantier et de l’environnement peuvent d’ailleurs aussi être avertis par e-mail automatique.

Le Wi-Fi pour résoudre les problèmes de câblage

Un élément déterminant dans une installation de ce type est le câblage entre les capteurs et la balise, qu’il est nécessaire de réduire au minimum pour des questions de durée de vie de l’installation et de qualité de mesure. Difficile d’envisager une distance supérieure à 100 mètres entre un capteur et la balise, même avec un câblage adapté. Les passages de câbles doivent d’ailleurs être identifiés et protégés afin d’éviter des détériorations.

Heureusement, il y a la technologie sans fil. En l’occurrence, les balises peuvent être éloignées en utilisant non plus une liaison USB entre les modules et le PC, mais une liaison IEEE 802.11g (Wi-Fi). Il suffit d’utiliser un support NI-WLS-9163 pour le module NI 9234. Cette architecture sans fil offre un maximum de souplesse et permet une extension économique du système.

Dans le même esprit, la communication entre les balises et le PC de supervision peut ne pas être réalisée à l’aide d’un câble Ethernet. Nous envisageons là aussi la technologie sans fil.

Des données archivées, relues, partagées…

Lorsque les balises sont placées sur un site, le superviseur les détecte, les configure et les gère de façon automatique. Il télécharge, archive et affiche les données et les alarmes des balises installées. Accessibles à distance, ces données peuvent être partagées entre plusieurs utilisateurs. Enregistrées au format .WAV, elles peuvent être rejouées afin d’identifier l’origine d’un dépassement, et donner lieu à tout traitement en différé.

SAVE a été développé sous LabVIEW en exploitant la bibliothèque NI Sound and Vibration Measurement Suite, qui permet d’élaborer facilement des fonctions d’analyses en conformité avec les normes internationales. En l’occurrence, le système effectue les mesures acoustiques et de vibration suivant les normes NF-S-31010, IEC 61260, IEC 61672, IEC 1260 et ISO 2631.

D’autres applications pour SAVE

Les fonctions de surveillance, d’archivage et de prise de décisions (déclenchement de relais) intégrées au système SAVE font que dB-Vib (www.dbvib.com) a pu adapter ce produit à d’autres applications. Nous pouvons citer comme exemple la surveillance d’un groupe turbo alternateur chez EDF, la surveillance de tuyauterie chez GDF ou un système de contrôle acoustique en fin de chaîne de montage chez ADDUXI.

Septembre 2008