Comité Français des Barrages et Réservoirs

doi_cfbr_colloque2018_a35

Capteurs vibratoires connectés pour l’auscultation continue des ouvrages : exemple du barrage voûte de Ribou (Cholet)


Farouk Frigui et Sébastien Judenherc (Staneo SAS), Sylvain Genet (Agglomération du Choletais), Jean Pierre Faye (INP Toulouse/ENIT)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-06-8

Colloque : Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues - Chambéry, France
Année d’édition 2018

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Title : Connected vibratory sensors for continuous auscultation : example of Ribou arch dam (Cholet)

Résumé
La surveillance vibratoire des structures est mise en œuvre depuis quelques décennies à des fins de surveillance de l’état d’endommagement d’équipements industriels ou de structures bâties. Les techniques utilisées reposent le plus souvent sur l’emploi d’accéléromètres dont les signaux sont traités par des méthodes d’analyse des variations des fréquences propres, de calculs de déformées modales ou de calculs de flexibilité. Les objectifs visés sont la détection des dommages nouveaux, leur localisation et le suivi dans le temps de leur évolution. L’équipement permanent d’ouvrages ou de structures est rare compte tenu du coût important des instruments de mesure, à l’achat et à l’utilisation. L’auscultation est donc le plus souvent ponctuelle, dans le temps (installation périodiques d’instruments) et l’espace (suivi de fissures identifiées etc.). La détection et le suivi de dommages requièrent cependant la répétition fréquente des mesures. Nous avons mis au point une approche nouvelle capable de produire un diagnostic continu. Elle repose sur la combinaison d’instruments de faible coût d’installation et d’exploitation d’une part et sur une méthode de traitement robuste d’autre part. L’outil de mesure est composé d’un ou plusieurs capteurs de basse consommation et haute sensibilité assurant les fonctions de transduction, numérisation, pré-traitement et transmission d’une information synthétique vers un système d’analyse centralisé. L’ensemble fonctionne en continu et permet de produire un diagnostic en temps réel au pas de 24h. Nous présentons les résultats de nos analyses sur le barrage de Ribou (barrage voûte de production d’eau potable à Cholet). Trois approches sont comparées : 1/ la modélisation numérique du comportement vibratoire de la structure ; 2/ l’interprétation des mesures continues acquises par un instrument placé sur la structure (de type installation permanente, couteuse) et enfin 3/ la simulation des résultats que notre nouvelle approche sera en mesure de fournir. L’auscultation permanente de l’ouvrage permet de suivre sa réponse aux variations des conditions météorologiques (la température en particulier) et de charge du barrage (hauteur d’eau, débit de débordement). L’approche globale de l’ouvrage autorise un suivi continu et économique de son « état de santé ». Ce résultat est obtenu grâce à des algorithmes fiables et robustes alimentés par des capteurs innovants, utilisant les technologies de l’Internet des objets pour transmettre une information condensée des vibrations mesurées.

Abstract
Structural health monitoring (SHM) has been implemented for many decades in order to monitor industrial equipments and civil engineering structures. The monitoring techniques are most often based on the use of accelerometers. This aims to detect new damages, their location and the follow-up of their evolution. The permanent instrumentation of structures is rarely used because of the high cost of measuring instruments. Auscultation is therefore most often punctual, in time (periodic installation of instruments) and space (followed by identified cracks, etc.). However, the detection and monitoring of damage require frequent and repetitive measurements. We have developed a new approach enabling a continuous diagnosis. It is based on the combination of low-cost installation, operating instruments and a robust processing method. The measurement tool is one or many low-power, high-sensitivity sensors which perform the functions of transduction, digitalization, pre-processing and transmission of synthetic information to a centralized analyzis system. The set works continuously and allows a real time diagnosis at a 24 hours pace. Herein, we present the results of our analyzes on the Ribou arch dam. Three approaches are considered : 1 / numerical modeling of the vibratory behavior of the structure, 2 / the interpretation of the continuous measurements obtained by an instrument placed on the structure (expensive and permanent installation) and 3 / the result of our solution based on the installation of connected sensors. The permanent auscultation of the structure allows the follow-up of its response to the meteorological conditions variations (the temperature in particular) and the load of the dam (water level, flow of overflow). Our overall approach allows a continuous and economic monitoring. This is achieved by reliable and robust algorithms powered by innovative sensors, using the Internet of Things (IoT) to transmit a condensed information.

Citation
FRIGUI Farouk, JUDENHERC Sébastien, GENET Sylvain, FAYE Jean Pierre. Capteurs vibratoires connectés pour l’auscultation continue des ouvrages : exemple du barrage voûte de Ribou (Cholet). In Colloque Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues. Chambéry : CFBR- 27,28 novembre 2018. ISBN 979-10-96371-06-8. p. 145-155. doi : 10.24346/cfbr_colloque2018_a35


Voir aussi : Colloque Méthodes et techniques innovantes dans la maintenance et la réhabilitation des barrages et des digues


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