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LES AUTRES THÈMES
Réseaux d’eau potable :gérer le flux de donnéesPar Jacques-Olivier Baruch et Pascale Meeschaert
La recherche de fuites dans les canalisations ou la traque de la mauvaise qualité de l’eau demande d’analyser finement les données issues des compteurs ou des différents capteurs. Plusieurs applications web permettent l’amélioration du rendement d’un réseau.
L a recherche de fuites est deve-nue, depuis moins de dix ans, un enjeu majeur dans le monde de
l’eau potable. En effet, le décret n° 2012-97 du 27 janvier 2012 instaure un seuil minimal de rendement en deçà duquel les collectivités sont astreintes à prendre des dispositions sous peine de pénalités. Ce seuil est fixé à 85 % ou, lorsque cette valeur n’est pas atteinte, au résultat de la somme d’un terme fixe égal à 65 et du cinquième de la valeur de l’indice linéaire de consommation. Cet indice est égal au rapport entre, d’une part, le volume moyen journalier consommé
par les usagers et les besoins du service, augmenté des ventes d’eau à d’autres services, exprimé en mètres cubes, et, d’autre part, le linéaire de réseaux hors branchements exprimé en kilomètres.
DES DONNÉES DISPARATESOr la gestion des 900.000 kilomètres de réseau d’eau potable n’est pas chose aisée. Un opérateur doit d’abord décou-per son réseau en secteurs homogènes, les équiper de capteurs et analyser autant que possible les données qui remontent vers la supervision. Or ces données sont multiples. Ce sont les
Abstract
DRINKING WATER NETWORKS: MANAGING THE DATA FLOW
The search for leaks in piping set-ups or the tracking of poor water quality requires a careful analysis of the data provided by meters or different sensors. A number of web apps are available to improve a network’s output.
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consommations d’eau des usagers ou des poteaux incendies, les débits en différents points des canalisations, la hauteur d’eau dans les réservoirs, la qua-lité de l’eau (chlore, température… etc), l’énergie consommée par les capteurs. Elles ont toutes des unités différentes et sont récupérées selon une fréquence différente. Pas facile de les comparer et les analyser. Mais les programmeurs informatiques ont des ressources. Ils proposent un mode de gestion par API (Application Programming Interface), des logiciels gérés sur le web et non pas sur les ordinateurs des opérateurs. Ces Saas (Software as a service) se basent sur le SIG (système d’information géo-graphique) de l’opérateur sur lequel est posée une couche représentant le réseau et ses différents secteurs.
DE NOMBREUSES APIC’est le cas de la suite ArcGIS d’ESRI, de WaterNet Advisor de DHI, qui a reçu le ‘Gold VOD-KA’ 2017 au Salon International de l’Approvisionnement en Eau et de l’Assainissement de Prague, mais aussi de 1Water de 1Spatial, d’In-foWorks WS Pro d’Innovyze distribué en France par Geomod, des 4 logiciels Aquadvanced de Suez ou de FluksAqua de Birdz. « Nous avons créé FluksAqua avec les utilisateurs remarque Lionel Hude, responsable FluksAqua chez
Birdz. Cette approche métiers leur per-met de rester ce qu’ils sont sans devoir devenir des informaticiens chevron-nés ». En complément de l’application FluksAqua, Birdz a développé le logi-ciel Fusion, qui permet de calculer quo-tidiennement le rendement de réseau dans des communes où le télérelevé est déployé. A travers Sofrel Web LS, Lacroix propose également une offre d’héber-gement des données transmises par
les data loggers Sofrel LS et LT, simpli-fiant ainsi la gestion et l’analyse des don-nées des exploitants de réseau. « Plus de 22 000 data loggers remontent quotidien-nement leurs données vers la plateforme » précise Jérôme Floch, chef de produits chez Lacroix. « En plus de la centralisa-tion, notre solution SaaS WEB LS offre de nombreuses fonctions de traitement des données et permet à l’utilisateur de les exploiter en définissant ses propres vues
JEAN-PHILIPPE NOAILLY, RESPONSABLE EXPLOITATION DE LA ROANNAISE DE L’EAU : « ON A MAINTENU NOTRE HAUTE QUALITÉ DE RENDEMENT »
Depuis le 1er janvier 2021, Roannaise de l’Eau couvre 76 communes au nord du département de la Loire et en partie sur le département du Rhône. Elle dessert près de 150 000 habitants au moyen d’un réseau de 3 000 kilomètres et 116 réservoirs (68 312 m3). Alors qu’en 2016, son rendement était déjà de 90 %, elle a depuis inté-gré de nouvelles communes - et donc de nouveaux secteurs -, de rendement parfois plus faible. Depuis plusieurs années, Roannaise de l’Eau s’est équipée d’outils et d’appareils de mesure, de logiciel de télégestion, de data loggers complémentaires, de sondes de niveau et de débitmètres électromagnétiques. Le volume de don-nées à traiter est issu de différents systèmes d’information (Ovarro via Primweb, Perax Technologies, Lacroix, Siemens, Krohne, etc.. via Topkapi). L’analyse est complexe. C’est pourquoi le syndicat roannais s’est abonné à l’API FluksAqua de Birdz pour quelques milliers d’euros par an. « Au lieu de vérifier chaque donnée une par une, le tableau de bord FluksAqua nous donne l’état du réseau d’un seul coup. Nous avons gagné en efficacité puisque notre rendement s’est maintenu à ce haut niveau et en temps, puisque le gain de l’analyse quotidienne est estimé à plus d’une heure », indique Jean-Philippe Noailly, responsable exploitation de Roannaise de l’Eau.
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Sectorisation Roannaise de l’eau.SIG RDE.
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d’analyse, comme par exemple la mise en place d’un tableau de bord sur la secto-risation. web LS propose également des webservices permettant de transférer les données des data loggers vers des appli-cations tierces de type data analytics. Ce partage sécurisé permet ainsi aux exploi-tants d’aller encore plus loin dans l’ana-lyse de leurs données de sectorisation ». De son côté, Business Geografic (Ciril Group) édite toutes sortes de tech-nologies, solutions SIG et géo-déci-sionnelles parmi lesquelles la solution SIG métier Geo Eau Potable. « Geo Eau Potable est l’une des Geo Solutions SIG full web intégrée au cœur de la plateforme Geo Software de Business Geografic qui permet de cartographier, piloter, super-viser et diagnostiquer des réseaux d’eau potable. Geo Eau Potable est en mesure de collecter des données issues de capteurs et d'objets connectés, à l’aide d’API, de Web Services ou en accédant directement aux
La nouvelle version de Sofrel PCWin2 de Lacroix offre une visualisation de l’état global du réseau et des sites simplifiée par une cartographie dynamique intégrée dans le superviseur.
HORTENSE BRET, RESPONSABLE DU PÔLE PATRIMOINE ET PROSPECTIVE-EAU 17 : « SI ON NE FAIT QUE DU RENOUVELLEMENT, ON SE LOUPE. A L’INVERSE, NE FAIRE QUE DE LA SECTORISATION C’EST PRENDRE LE RISQUE QUE LE PATRIMOINE SE DÉGRADE PLUS RAPIDEMENT. NOTRE CONVICTION, C’EST DE FAIRE LES DEUX »
Entre 2015 et 2019, le syndicat Eau 17 a gagné 4 points de ren-dement, soit 1,5 millions de m3 d’eau. Comment ? En investis-sant sur des poches de sectorisation pertinentes pour équiper prioritairement en solutions de comptage et de relève à dis-tance les consommateurs qui ont une forte influence sur les zones en tension.
Sur les 12 000 km d’eau potable, le syndicat des eaux de Charente Maritime s’est fixé un indice linéaire de perte à 1,5 m3 par jour par kilomètre. « Concrètement, sur la base de l’objectif de ren-dement visé à 83 % sur tout le périmètre Eau 17, il nous reste
encore 140 000 m3 de volumes perdus pour atteindre notre objec-tif » détaille Hortense Bret, responsable du pôle patrimoine et prospective-EAU 17.Pour développer une politique de performance hydraulique opti-male sur les 432 communes composant le territoire, le syndicat a cherché à être intelligent sur la méthode et a impliqué la RESE (régie du syndicat des eaux) dans le processus de sectorisation pour valoriser sa connaissance du terrain. « Nous avons veillé avant tout au bon dimensionnement des secteurs stratégiques du réseau en nous appuyant sur les exploitants pour cartographier les zones à risque et équiper prioritairement les gros consommateurs en compteurs communicants ».Ramenée de 50 à 20 km, la sectorisation telle que déployée depuis 2015 permet d’assurer une meilleure couverture du ter-ritoire en termes de remontée d’informations et de collecte de données. « Sur le terrain, sur les 160 agents d’exploitation de la RESE, une soixantaine est affectée à l’exploitation des réseaux d’eau et surveille les fuites. En consultation sur PC, ou sur alarme, nous sommes capables d’écouter le réseau et donc de localiser les fuites avant le compteur. Les agents peuvent intervenir plus rapidement qu’auparavant pour solutionner un problème survenu sur le réseau. Cela permet des interventions plus efficaces, plus rapides et de gagner en rendement », explique Laurent Camaille, responsable des exploitations – RESE.Depuis 2015, l’investissement en équipement de compteurs pour le syndicat Eau 17 s’établit à 400 000 € HT par an. Il s’ajoute au programme de renouvellement des réseaux d'eau potable fixé à une moyenne de 16 millions d’euros depuis 2016.
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bases de données, pour permettre aux élus, services techniques, exploitants, etc. de connaître et de gérer encore davantage leur patrimoine, de mesurer les performances des réseaux d'eau potable et de mieux intervenir en cas d'anomalie », explique Nicolas Angénieux, directeur commercial - marchés Collectivités et Smart Cities chez Ciril Group. L’ensemble des solutions de la plateforme Geo Software sont interopé-rables : Geo Eau Potable s’interconnecte notamment avec les modules Geo Mobilité, Geo DT-DICT, GEO Interventions, Geo PCRS, etc., et Geo Key. « Les mesures exploitées dans Geo Eau Potable - à l’aide d’objets connectés (IoT), hypervi-seur, SCADA, etc. - permettent ainsi de piloter efficacement l’organisation des interventions sur le référentiel patrimonial
Le système Sense constitue un point de surveillance réseau pour la détection de fuites, le suivi de la température ou le contrôle de la pression.
AlarmVision est un tableau de bord basé sur le cloud, développé par Ovarro pour les services publics d'eau britanniques
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et d’optimiser la résilience et le ROI des réseaux d’eau potable ».Ces Api digèrent donc le flux de don-nées, fournissent des alertes et peuvent dans certains cas actionner certaines vannes afin d’isoler un tronçon problé-matique. « Les communications Modbus sur les débitmètres électromagnétiques (DEM) apportent des informations com-plémentaires, telles que la vitesse, la tem-pérature, la pression et les totalisateurs, ajoute Damien Jacquier, responsable division eau, eaux usées et énergie chez Krohne. L’opérateur peut ainsi non seule-ment visualiser un défaut, mais préciser
le type de défaut en vue d’intervenir de manière proactive ».Quand un capteur ou un compteur d’eau est défaillant (problème de bat-terie, de communication, de blocage), le logiciel a deux solutions : soit il récu-père l’historique et donne une valeur moyenne des dernières années, soit un algorithme effectue un lissage des don-nées afin d’assurer une continuité des mesures. « Le client paramètre lui-même son modèle ArcGIS, c’est son “workflow personnel”, explique Régis Becquet, res-ponsable Eau chez ESRI. Le premier outil est le Data Reviewer qui vérifie qu’on a
bien saisi le réseau sur le SIG. Un vali-dateur vérifie la traçabilité des données des dessinateurs. Si la géométrie n’est pas parfaite, l’opérateur redemande au géo-mètre un nouveau plan de recollement ». D’autres outils tel l’Utility Network per-mettent d’isoler un tronçon sur lequel il faut envoyer une équipe de mainte-nance. C’est ce qu’utilise Mathieu Rescan pour le gestionnaire de réseau Sogedo :
Le compteur d’eau électromagnétique Waterflux est un appareil de mesure des débits d’eau bidirectionnel.Il est doté en option d’un capteur de pression et température. L’ensemble de ces informations sont transmises au datalogger en Modbus.
L’ensemble des technologies et solutions de la plateforme Geo Software sont interopérables : Geo Eau Potable s’interconnecte avec les modules Geo Mobilité, Geo DT-DICT, Geo Interventions, Geo PCRS, de même que Geo Key, solution de Géo-Business Intelligence.
LOCALISATION ÉLECTROACOUSTIQUE DE FUITES
L’oreille et l’expérience de l’utilisateur jouent un rôle crucial pour la localisation électroacoustique de fuites sur les réseaux d’eau potable.
L’AQUAPHON® A200 est le premier détecteur de fuites élec-tro-acoustique totalement sans fil, du casque aux microphones. Il offre ainsi une autonomie de mouvement qui permet par exemple de manœuvrer une vanne tout en écoutant la canalisation.L’AQUAPHON® A200 bénéficie des derniers progrès acquis par le service de R&D de Sewerin dans la conception des microphones ainsi que dans le traitement du signal pour simplifier la recherche de fuites. Il rend les vibrations audibles pour l’oreille humaine, enregistre le volume sonore et le spectre de fréquence et les représente graphiquement.Grâce à la classe de protection élevée du récepteur, le détecteur est insensible aux impuretés, à la poussière et à l’humidité. Le micro de contact TM 200 utilisé pour la prélocalisation est conçu pour fonctionner pendant de longues durées sous l’eau (IP68).
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« nous avons une base de données tech-niques commune aux différents services d’exploitation et de support. Elle recense les ouvrages, leur attribue un code et gère l’ensemble des éléments techniques associés (abonnement EDF, télécom, etc.). Cette base technique est en connexion avec les bases de données des autres applications métiers, à savoir l’applica-tion de télégestion interne qui rapatrie les données des appareils de mesures télé-gérés et établit les analyses préconfigu-rées (évolution de débit des dernières 48h, consommation énergétique des pompes, …) et le SIG, qui recense une couche pour représenter les ouvrages de sectorisation comportant un attribut reprenant l’iden-tifiant de la base technique ainsi que les canalisations identifiées par leur numéro de sectorisation. L’application de téléges-tion interne, de type Web, fait appel à l’API ArcGIS pour Javascript pour appeler des éléments cartographiques du portail ArcGIS et requêter les linéaires de canali-sation afin de pouvoir calculer des indices de performance (indice linéaire de perte, objectifs contractuels ou saisonniers) ».Certains constructeurs offrent davan-tage. Le groupe Claire, avec Sense, pro-pose un point d’accès unique de recueils de données pour une supervision du réseau. Le Sense envoie ses données par radio, GPRS, GSM ou LoraWan sur la plate-forme web Watercloud qui les analyse et avertit des anomalies pour optimiser au mieux les interventions « Comme les réseaux d’eau potable sont
enterrés, les terrassements nécessaires pour y installer différents capteurs coûtent cher. Le Sense est un branche-ment donnant l’accès à l’eau à un client/consommateur et devient un point d’accès réseau dans le même temps qui pourra accueillir différents types de capteurs, notamment hydrophone et de pression, tout ceci pour une meilleure gestion
patrimoniale des réseaux (amélioration et suivi des rendements et surveillance du vieillissement patrimonial) et un suivi de la qualité de l’eau, prône Pascal Beautour, responsable produits du groupe Claire. Les données recueillies par le Sense sont confrontées au SIG du client ».Autre exemple, la solution Spoutleak d’Ax’eau conçue pour diagnostiquer en une seule fois les conduites de transport, même profondes et sans point de contact. L’analyse des données collectées permet de localiser précisément les fuites, les anomalies ainsi que de définir le profil en long et d’évaluer le taux d’encrasse-ment de la conduite. Mais au-delà de la recherche de fuites, Spoutleak permet aussi l’enrichissement du SIG et contri-bue ainsi à une meilleure gestion patri-moniale des conduites sensibles.D’autres s’y mettent progressivement, tel Endress+Hauser qui se prépare à proposer son Netilion Water Networks avec son nouveau débitmètre autonome Promag 800, Insights après avoir sorti son nouveau débitmètre lancé en juin cette année. Ou Lacroix, avec la nouvelle version du superviseur PCWin2 V4.50 qui propose un module d’analyse métier permettant d'exploiter les données de télégestion via des vues et axes d’ana-lyse complètement personnalisables
Le Datalogger de Perax Technologies est adapté à la détection de fuites. Son modem LTE-M / GSM permet de se connecter au meilleur réseau disponible. Son protocole MQTT et sa plateforme IoT sont utilisables par toutes les plateformes IoT et superviseurs ouverts du marché. Etanche (IP68), il dispose d’un GPS, d’une antenne déportable sur 5m, de 2 entrées compteur et 2 entrées pression.
AQUADVANCED® Réseaux d’eau décrypte les masses de données hétérogènes et multi sources pour les transformer en indicateurs permettant d’améliorer la détection et la gestion des anomalies. Il produit également des cartes de qualité temps réel construites à partir d’un modèle hydraulique du réseau : vitesse, pression, perte de charge, origine de l’eau, zone d’influence d’un réservoir, temps de résidence.
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pour faciliter l’analyse des données et permettre d’identifier immédiatement les sites où porter son attention en priorité.Et des travaux de recherche, comme le projet Sphereau (Solutions de Programmation Hiérarchisée pour l’Efficience des Réseaux d’EAU) (EIN 430), tentent d’y mettre de l’intelli-gence artificielle, mais ils se basent sur l’écart avec les don-nées de base, qui ne sont pas toujours fiables. Le Syndicat Intercommunal des Eaux de Pulligny (Meurthe-et-Moselle), choisi comme site pilote, a installé l’appareillage et attend ces mois-ci l’analyse des données effectuée par le déléga-taire, la Saur.
SURVEILLER LA QUALITÉ DE L’EAUMais il n’y a pas que les fuites qui sont à surveiller. Le maintien de la qualité de l’eau est aussi nécessaire. Outre la recherche et localisation des fuites, c’est ce que fait InfoWorks WS Pro d’Innovyze, le logiciel Aquadvanced Réseaux d’eau de Suez ou la suite ArcGIS d’ESRI. Quand des capteurs liés à la qua-lité de l’eau en temps réel détectent une éventuelle conta-mination d’une rivière, le logiciel avertit une équipe qui va constater sur place l’origine du problème. Les heures d’ar-rivée des polluants dans le cours d’eau sont évaluées et per-mettent de fermer les captages à titre préventif, de calculer l’approvisionnement des sites prioritaires et avertir le public des restrictions par un portail web. L’application Fusion de Birdz permet aussi la surveillance des sondes Kapta qui ana-lysent le chlore, la conductivité, la pression et la température en tous points du réseau. « Cela permet de créer des alertes
La solution ArcGIS Insights d’Esri permet de réaliser des analyses spatiales interactives. Ici, un exemple de SIG répertoriant différentes fuites d’eau par secteurs et sous-secteurs, selon la cause des fuites ou le type de canalisations concernées. Grâce à l’interactivité des fiches, l’exploration devient dynamiquement plus facile et permet d’intervenir proactivement sur les fuites.
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aussi bien de nature physique, en cas de gel par exemple, que chimique », déclare Thierry Lafue, en charge des applications métiers chez Birdz.En collaboration avec les services publics d'eau britanniques, Ovarro a également développé un nouveau ser-vice basé sur le cloud qui s'aligne sur les normes mondiales de gestion des alarmes, les directives de l'Enginee-ring Equipment & Materials Users Association (EEMUA191) et la norme International Society of Automation. (ISA18.2). « Les tableaux de bord d'Alar-mVision donnent une mesure du contrôle des alarmes sur la base des indicateurs de performance clés EEMUA191 et ISA18.2. Ils permettent de prendre des mesures pour aider les opérateurs à maintenir ou à prendre le contrôle. La possibilité d'obtenir une analyse en temps réel ou rétrospective du fonctionnement de la
salle de contrôle par rapport aux deux normes permet de savoir si des alarmes critiques risquent d'échapper à la salle de contrôle », explique Kathryn Langley, responsable marketing Ovarro.Tout serait parfait si les données remon-taient quotidiennement à la supervision. Or la relève des compteurs, si elle ne se déroule plus par des releveurs qui viennent une fois par an à votre domi-cile, se fait par radiorelève, un véhicule passant une à deux fois par an près du compteur et recueillant l’index que celui-ci communique par radio. La télé-relève quotidienne par des compteurs intelligents se développe mais est encore très minoritaire. Ce sont donc les débit-mètres et autres capteurs qui envoient leurs données le plus fréquemment. Mais l’abondance de transmission a des revers. « Il faut faire attention à l’énergie dépensée par les batteries des capteurs,
avertit Pascal Beautour. Il faut donc réflé-chir au cas par cas. Un réseau rural qui a peu d’usagers pour de grands linéaires de canalisations sera plus difficile à traiter qu’un réseau urbain beaucoup plus dense. Il nécessite un nombre plus important de capteurs alors que les branchements sont moins nombreux et les canalisa-tions sont très souvent en plastique. La recherche de fuite sera donc plus déli-cate et nécessite des capteurs plus adap-tés comme l’hydrophone du Sense, plus sensible sur les canalisations plastiques, et particulièrement efficace pour trouver les fuites à grande distance et surveiller les réseaux plastiques anciens ». Ce n’est qu’à la condition d’un changement inté-gral des compteurs d’eau que ces applica-tions prendront toutes leurs valeurs. Cela devrait prendre une dizaine d’années.
PERTES RÉELLES VERSUS PERTES FINANCIÈRESLes fuites ne sont pas le seul enjeu pour les services d'eau. Le défaut de comptage doit également être analysé. Explications par Charles-Alexandre Concedieu, Responsable des Ventes France chez Itron.
Itron, spécialiste du comptage et de la métrologie, suggère de tra-vailler parallèlement à la recherche des fuites sur la réduction des pertes financières liées aux volumes d’eau non ou mal facturés.Pour accompagner les collectivités dans la digitalisation des réseaux d’eau potable, les volumes consommés et collectés par les 1,5 millions de points de comptage Itron sont gérés par la solution de relève Temetra. Puis, ils sont analysés via l’applica-tion Emmsys qui permet de croiser les volumes entrant/sortant avec les volumes consommés et collectés.Cette approche permet non seulement de définir une campagne ciblée de remplacement des compteurs dysfonctionnants et de mesurer en quasi temps-réel l’impact sur le rendement du réseau.Pour contrôler les dérives, Itron propose également des presta-tions d’audit et de nettoyage des bases de données patrimoniales et de facturation.©
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