L’instrumentation

Qu’est ce que l’instrumentation ?

L’instrumentation est la mise en place de capteurs permettant de récolter des informations (par exemple une hauteur d’eau, une vitesse, la présence d’eau d’eau, la turbidité, etc.). On se sert de la donnée récoltée pour obtenir une information jugée intéressante. Par exemple, en combinant un capteur de hauteur d’eau et un capteur de vitesse, on peut déterminer un débit ou avec une mesure de turbidité, on peut déterminer une concentration en polluants. Enfin, on peut combiner la donnée récoltée avec une loi de comportement afin de calculée l’information qui est jugée intéressante. Par exemple, avec une loi de seuil et une mesure de hauteur d’eau, on peut définir un débit déversé par le seuil.

Pourquoi faire appel à l’instrumentation ?

La législation française impose l’auto-surveillance de certains points de réseau d’assainissement (notamment les sorties des stations d’épuration et les déversoirs d’orage). Ces points de diagnostic permanent visent à l’atteinte d’objectif de performance (abattement de pollution en sortie de station d’épuration, quantité de flux déversé par la ville inférieur à un certain seuil pour les déversoirs d’orage). La législation prévoit donc des pénalités en cas de manque d’informations, de même qu’en cas de non-atteinte des objectifs fixés par la réglementation. Il est donc nécessaire d’instrumenter les sites clés.

Outre l’aspect réglementaire, l’instrumentation a une dimension stratégique. Un réseau d’assainissement bien instrumenté est un réseau dont on comprend le fonctionnement. Il est donc possible de prendre conscience des ses problèmes et de mettre en œuvre les meilleures solutions disponibles. Il sera également plus facile de prévoir son développement futur, en s’assurant de gérer les éventuels problèmes très en amont.

Suffit-il de mettre des capteurs dans le réseau d’assainissement pour avoir une instrumentation efficace ?

Non. Une bonne instrumentation doit apporter des données de qualité, c’est-à-dire précises, fiables et pertinentes. Cela passe par des capteurs appropriés, de qualité, bien installés dans des sites identifiés au préalable comme pertinent d’un point de vue réglementaire ou stratégique. La législation définit les points de mesure indispensables et les objectifs métrologiques associés (voir notre article sur la législation). À ces points de mesure réglementaires peuvent s’ajouter des points pour lesquels des dysfonctionnements sont régulièrement observés, ou qui peuvent donner des renseignements sur une partie étendue du réseau (par exemple des exutoires de sous-bassins versants peuvent tenir lieu de point de contrôle).

Pour ce qui est de l’installation même du capteur au sein d’un site, il faut veiller à ce que la position du capteur lui permette d’obtenir des informations pertinentes sur l’écoulement. Par exemple, pour un capteur de hauteur d’eau mis en place afin de déterminer un débit, il faut s’assurer que la hauteur d’eau dans la zone du capteur varie de manière bijective et significative avec le débit visé. Bijective, afin qu’à une hauteur d’eau donnée soit associé un unique débit et significative afin que la gamme de hauteur d’eau observable soit suffisamment large. Cela passe nécessairement par une étude hydraulique du site, plus ou moins poussée selon la complexité dudit site.

Une fois le capteur correctement implanté, il faut l’étalonner régulièrement et si possible avoir un indicateur de dérive. Par exemple, toujours pour un capteur de hauteur d’eau, un bon indicateur de dérive est l’analyse des données de temps sec. Tout variation significative sur les cycles quotidiens de temps sec peuvent indiquer une dérive du capteur.

Enfin il est important de bien établir la chaine d’incertitudes de la mesure, afin d’avoir une bonne idée de la confiance qu’il est possible de placer dans les données récoltées (voir notre article sur les incertitudes). Une mesure sans incertitude associée n’a aucune valeur et ne peut servir de base de réflexion pour la gestion ou l’aménagement d’un patrimoine aussi conséquent et complexe qu’un réseau d’assainissement.

Qu’est-ce qui fait un bon capteur ?

Un bon capteur doit être en mesure de fournir la meilleure donnée possible. Les incertitudes sur ses mesures doivent être les plus faibles possibles. Pour un capteur de hauteur d’eau, pour une mesure par temps de pluie, une incertitude inférieur à 1,5 cm est difficile à obtenir. Pour un capteur de vitesse, cela va dépendre de la technologie utilisée (mesure de la vitesse en surface ou échantillonnage du profil de vitesse) mais l’incertitude sera généralement d’environ 10 % – 15 %. Les débitmètres électromagnétiques pour des conduites en charges présentent eux des performances très intéressantes, avec environ 0,5 % d’incertitudes. Pour des conduites à surface libre, les performances descendent autour de 2,5 % d’incertitudes, avec des contraintes en termes de taux de remplissage de la canalisation. Les deux types de débitmètres électromagnétiques nécessitent également un minimum de linéaire droit en amont et à l’aval.

Un bon capteur doit également, dans la mesure du possible, ne pas perturber l’écoulement qu’il mesure. Il est donc préférable de faire appel à des capteurs non intrusifs, afin d’éviter tout contact avec l’effluent. Cela permet aussi de réduire l’encrassement du capteur et la fréquence de la maintenance (donc le coût d’entretien du capteur). Un autre problème concernant les capteurs intrusifs est, outre la perturbation de leur propre mesure, la perturbation de la mesure de capteur adjacent (placé en complément ou pour la redondance).