C. Traitement de données
3. Amazone
Les données acquises sur l’Amazone ont été réalisées l’été dernier. Le parcours réalisé se trouve dans la partie III.B.2. figure 15. Une partie plus précise sera présentée, elle correspond à la zone entourée ci-dessous en figure 21.
Figure 21: Profil détaillé dans cette partie (entouré en rouge)
J’ai choisi de détailler ce profil en long car il est le plus grand et le plus rectiligne. Il permet donc de bien voir les dunes dans l’Amazone. Le graphe de ce profil est présenté en figure 21 :
Figure 22: Profil en long de l’Amazone
0 10 20 30 40 50 60 70
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
profondeur (m)
Distance (m)
Dans ce graphe (figure 22) l’écoulement va de droite à gauche. Cela nous permet de voir l’incroyable taille des dunes de sable dans ce cours d’eau. On peut voir qu’elles font pratiquement 10 mètres de hauteur et entre 100 et 200 mètres de long.
Ces dunes peuvent être comparées (à une échelle bien différente) à celles vues lors de la manipulation présentée en II.B.3. avec le scanner. C’est un phénomène naturel qui s’opère dans le fond des rivières et dont les chercheurs essayent de caractériser le fonctionnement.
Conclusion de la partie
Cette partie a permis de découvrir le fonctionnement des manipulations de terrain réalisées lors de mon année au sein de l’équipe. L’objectif des résultats présentés était d’intégrer le sondeur dans notre chaîne de mesure pour la bathymétrie. En les analysant nous avons découvert que l’écart type des mesures peut s’expliquer de trois manières différentes (inclinaison des capteurs, différence de pénétration du fond, ou erreur de lecture de hauteur d’eau en dessus des capteurs) et nous ne sommes pas en mesure de certifier que la profondeur n’a pas d’impact sur la fiabilité de la mesure.
Nous en conclurons qu’il faut réaliser des essais supplémentaires pour utiliser le sondeur comme outil de bathymétrie. Ils devront, comme précédemment, être réalisés avec ADCP et sondeur pour comparer les mesures. Si possible nous choisirons une zone dégagée pour ne pas rencontrer de problèmes avec le GPS.
Conclusion
Cette année d’alternance au sein d’Irstea a permis de m’impliquer dans une équipe de recherche et de contribuer à la modélisation expérimentale et aux mesures de terrain. J’ai pu m’intégrer dans l’équipe en installant plusieurs capteurs dans le canal inclinable. Bien que l’installation du scanner ne soit pas complètement terminée, la majeure partie nécessaire à l’installation a été faite. Quelques détails restent à régler mais des mesures pourront rapidement être faites avec ce nouvel instrument. Cela va permettre d’améliorer la précision pour caractériser le flux sédimentaire et réaliser des modèles numériques fiables.
La réalisation de mesures de terrain a permis de commencer à caractériser le sondeur. Les mesures de distance qu’il acquière sont encore à valider, il va falloir réaliser d’autres expériences pour savoir s’il a effectivement tendance à surestimer la profondeur à cause du tangage ou de la différence de pénétration du fond, ou si une erreur de lecture de hauteur d’enfoncement du capteur dans l’eau a été commise. Etant donné que les mesures faites par le sondeur permettent de repérer des variations de hauteur du lit plus finement que l’ADCP, il sera intéressant d’appliquer une correction aux mesures du sondeur s’il surestime la profondeur.
L’alternance a été pour moi une expérience très enrichissante. Cela permet une insertion dans le milieu professionnel tout en continuant à apprendre des matières théoriques. J’ai pu apprendre de nombreuses choses grâce à l’entreprise telles que l’insertion dans une équipe, l’étude et le choix de matériel, la réalisation de mesures et d’expériences, la conception de supports pour des capteurs, la rédaction de protocoles… Ce qui est essentiel pour réaliser un travail satisfaisant. Tandis que les cours m’ont permis de continuer à avoir un apprentissage théorique dans des domaines qui ne sont pas autant focalisés que la mission en entreprise.
Bibliographie
http://www.irstea.fr/linstitut/nos-centres/lyon
http://www.irstea.fr/la-recherche/unites-de-recherche/hhly/metrologie http://www.irstea.fr/la-recherche/unites-de-recherche/hhly/hall-hydraulique https://www.techboat.com/lesdossiers/lessondeurs.aspx?page=Les+Sondeurs https://fr.wikipedia.org/wiki/Tach%C3%A9om%C3%A8tre
https://fr.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System Googlemaps.com
Googleearth.com
N. Lamy, « Performances et améliorations des protocoles de bathymétrie au Cemagref de Lyon » mémoire ESGT 2009.
Annexes
Annexe 1 : fiche technique du scanner Scan Control 2900-100
Annexe 2 : Protocole d’utilisation du canal inclinable Notice d’utilisation
Le canal dit «inclinable» du hall hydraulique de l'Irstea permet de modéliser les interactions fluide-sédiments en rivière naturelle et leurs mécanismes associés. Pour comprendre les mécanismes, il est nécessaire d’effectuer des mesures en différents points du canal. Ce processus est automatisé, ce qui offre densité de mesure et gain de temps important pour une meilleure exploitation des données.
Le programme permet de lancer une acquisition en continu des capteurs intégrés sur le canal grâce à LabVIEW. Pour choisir les différents capteurs, des tâches sont définies sous Measurement and automation (MAX) ; logiciel complémentaire à LabVIEW qui permet de choisir les voies d’acquisition et qui offre également la possibilité de définir des conversions de signal. Le programme permet aussi de réaliser des déplacements en cours d’acquisition en établissant un dialogue (Ethernet) avec l’automate qui pilote les rails de mesure. Pour ces déplacements, deux modes de fonctionnement existent :
Mode avec maillage : une liste de coordonnées 3D, ou maillage est définie par l’utilisateur à l’aide d’un tableur de type « Excel ». Le banc de capteurs se déplace automatiquement et parcourt les points du maillage. Il récupère les grandeurs puis les données sont affichées et enregistrées dans un fichier.
Mode sans maillage : les coordonnées de points sont saisies manuellement par l’opérateur à chaque itération via la télécommande de l’automate.
Toutes ces données sont ensuite sauvegardées dans un fichier texte.
Ce programme est développé sous LabVIEW 2012. Une sauvegarde du code et de ce mode d’emploi sont disponibles sur la forge logicielle d’Irstea (projet LAPIN : forge.irstea.fr/projects/lapin/wiki).
Pour lancer le programme le chemin est le suivant :
C:\Users\canal_inclinable\Desktop\opc_canal_inclinable\Dplct_auto_acqui_2014_v1.0
1. Principe de fonctionnement
L’acquisition des données des capteurs est lancée dès que l’utilisateur a renseigné le chemin du fichier de sortie. L’acquisition se fait en continu jusqu’à la fin du programme.
Il est possible de réaliser des déplacements pendant l’acquisition. Par exemple, pour la réalisation de lignes d’eau.
Pour que les déplacements soient effectués il faut mettre l’automate sous tension et acquitter les défauts éventuels.
L’utilisateur peut à tout moment choisir de lancer des déplacements ou pas.
Deux fichiers de sauvegarde sont créés par la suite.
2. Lancement du programme
Pour exécuter un programme sur LabVIEW il faut cliquer sur la flèche entouré ci-dessous en rouge (figure 1).
Figure 1 : bouton d’exécution de LabVIEW
La fenêtre (figure 2) ci-dessous apparaît lorsque l’on démarre le programme. Elle permet de choisir la destination et le nom du fichier de sortie. Exemple : « data.txt ». Il est nécessaire de noter .txt à la fin du nom de l’enregistrement pour que le fichier soit bien au format texte.
Figure 2 : fenêtre de choix du fichier d’enregistrement
3. Présentation de l’interface
La face avant (figure 3) du programme permet son paramétrage ainsi que l’affichage dynamique des mesures.
Figure 3 : Interface homme machine du programme LabVIEW
Choix du fichier de maillage.
Consignes de vitesses.
Lancement d’un déplacement avec le fichier de maillage.
Arrêt du déplacement en cours, le prochain dans le fichier de maillage sera exécuté.
Informations sur les déplacements en cours : position, destination.
Bouton d’arrêt de fin des déplacements, permet d’arrêter le VI lorsque couplé avec 9.
Choix de la tâche LabVIEW associé à l’acquisition voulue (exemple tâche « turbi_US_Q_R »).
Informations sur l’acquisition.
Bouton d’arrêt de l’acquisition, permet d’arrêter le VI lorsque couplé avec 6.
Liste des capteurs à afficher sur le graphique.
Affichage graphique des grandeurs en continu.
4. Présentation du fichier de maillage.
Les maillages injectés dans le programme se présentent sous la forme de fichiers Excel au format .xls ou .csv décrit dans le tableau 1. Les colonnes 1, 2 et 3 indiquent respectivement les destinations en X, Y et Z .La dernière colonne est le temps (en secondes) durant lequel l’automate va rester à la position indiquée avant de repartir.
Tableau 1 : présentation d’un fichier de maillage
Pour lancer un maillage il est nécessaire d’enclencher le « mode automatique » sur la télécommande de l’automate.
Dans ce programme il est possible d’exécuter successivement plusieurs fichiers de maillage. A la fin d’un premier fichier de maillage, il est possible de choisir un autre fichier de maillage et de l’exécuter.
Cette action peut être répétée autant de fois que nécessaire jusqu’à ce que l’opérateur mette fin aux déplacements (bouton 6, « fin des déplacements »).
Il n’est pas nécessaire d’avoir un fichier de maillage pour lancer le programme. Dans ce cas il faut choisir le « mode manuel » de l’automate avec la télécommande et laisser les mesures se faire.
Pour arrêter le programme il faut appuyer sur les boutons 6 et 9 successivement.
Néanmoins si vous devez créer un fichier de maillage il faut faire attention à ne pas dépasser les plages de déplacement du rail. Le plus sécurisé est de déplacer les butés (voir figure 3) pour interdire le déplacement.
Figure 3 : butées des axes y (à gauche) et z (à droite)
Il peut y avoir des obstacles ou capteurs placés dans le canal. Il convient donc de les prendre en compte lors de la construction du maillage. Par exemple en déplaçant les rails pour s’assurer que les positions sont atteignables sans danger.
5. Fichiers de sortie
Dans la partie 2 nous avons vu que le message affiché au lancement du programme permet de choisir le chemin d’enregistrement des données. En réalité deux fichiers sont créés :
Le premier a le nom donné au début, « data.txt »
Il dispose de toutes les mesures de tous les capteurs réalisées à la fréquence choisie et les valeurs des positions de l’automate à une fréquence de 1 Hz (tableau 2). La fréquence de mesure des capteurs est bien plus élevée que celle de la lecture de l’automate. Le ou les capteurs sont
paramétrés à 50Hz. Le fichier de sortie comporte 50 lignes de valeurs de capteurs pour une ligne de valeurs de la position de l’automate. Mais lorsque l’automate envoie dans le fichier de sauvegarde sa position, la valeur des capteurs est aussi à ce moment précis. Ces valeurs figurent deux fois dans le fichier de sortie. Une première fois lorsque elle est lue normalement et une seconde fois lorsque elle est lue simultanément avec la position de l’automate. Il faut donc faire attention lors de l’utilisation de ces données. Voir tableau 2 lignes 2-3 et 53-54.
le second fichier sera créé : « data_position_uniquement.txt » est un fichier simplifié.
Pour les besoins de certains utilisateurs un fichier moins détaillé à la fréquence 1 Hz est suffisant (tableau 3) : chaque ligne de ce fichier présente une valeur instantanée de tous les capteurs et de la
Tableau 2 : premier fichier de sortie
Tableau 3 : second fichier de sortie
Dans le tableau 3 les 6 premières colonnes correspondent aux valeurs des capteurs, les 3 suivantes sont celles de l’automate et la dernière celle du temps depuis le début de l’acquisition (en seconde).
Annexe 3 : Notice d’utilisation de la sonde multi-paramètre YSI
Mise en route
Brancher la sonde. Mettre les piles dans l’emplacement prévu à cet effet (en rouge sur l’image).
Faire attention lors de la mise en service de l’appareil, le turbidimètre réalise un nettoyage avec un petit essuie-glace, il ne faut pas le gêner. Pour plus de précautions mettre le cache sur le
turbidimètre.
Réglage de la sonde Réglage date et heure :
Prog. système / date & heure / puis effectuer les modifications voulu sur les différents paramètres.
Réglage de la fréquence d’acquisition :
Prog. enregistrement / régler le temps voulu dans intervalle (min 1s ; max 1h)
Faire une mesure
Choisir mesure sonde dans le menu puis deux choix possible suivant le type de mesure : une mesure unique ou une mesure continu (où l’intervalle définit précédemment réglera la fréquence
d’acquisition). Il faut ensuite régler les différents paramètres (lieu de manip, nom du fichier de sortie…) avant de lancer l’acquisition.
Lecture de données Sur l’appareil :
Fichier / Voir fichier / Puis sélectionner le fichier que vous voulez voir.
Sur un ordinateur :
- Installer le logiciel EcoWatch avec le cd fournit. Attention ce logiciel n’est pas compatible avec Windows 7 en 64 bits !
- Brancher l’appareil au pc grâce au câble RS232.
- Pour se connecter à l’appareil il faut appuyer sur la 6ème icône . Puis il faut choisir le port com sur laquelle il est branché.
- Transférer les fichiers de la sonde au pc dans le menu fichier / transfert vers pc. Les fichiers se trouvent alors dans C:\ecowin\data et sont sous format .dat.
- Le format .dat permet d’ouvrir les fichiers sous le logiciel EcoWatch mais ne sont pas utilisable par Excel. Pour obtenir un fichier .txt utilisable par Excel il faut cliquer sur la 3ème icône (après avoir ouvert le fichier) puis choisir fichier texte avant de cliquer sur exporter. Le fichier se trouve alors dans la même bibliothèque que précédemment mais en .cdf ouvrable par Excel.
Annexe 4 : Notice d’utilisation du turbidimètre OBS 5+
Mise en route
Brancher la sonde à un pc via une liaison RS-232 et sur une batterie qui délivre une tension entre 6 et 18. Il est aussi possible de mettre 3 piles LR14 pour alimenter la sonde. Pour cela il faut dévisser avec des clefs BTR le haut de la sonde et installer les piles dans l’endroit prévu à cet effet.
Ensuite lancer le logiciel OBS-5+ Windows. Ce message va apparaître :
Il indique qu’il va créer un nouveau fichier à l’emplacement précisé. Ou si non il va vous demander quel fichier vous voulez réutiliser.
Ensuite ces écrans vont s’afficher :
Réglage de la sonde
Ensuite il faut appuyer sur pour pouvoir se connecter à la sonde. Le feu deviendra vert et il faut alors appuyer sur pour synchroniser le temps de l’ordinateur et celui de l’appareil.
Il faut alors cliquer sur . La page suivante va alors s’afficher :
Celle-ci permet de régler les paramètres de sonde, et choisir le port série à utiliser.
Puis pour s’assurer que la sonde est bien connecté et fonctionne il faut appuyer sur ce bouton : . Si un message apparaît c’est qu’elle est bien connecté.
Faire une mesure
Pour réaliser une mesure il y a deux choix possibles. Soit faire une mesure que vous voulez enregistrer à un pas de temps d’un minimum de 15s. Soit apercevoir les valeurs des capteurs en temps réel jusqu’à un maximum de 2 fois par seconde.
Sans enregistrement :
Appuyer sur le bouton . Cet écran va alors apparaître :
Il permet de choisir les différents capteurs que vous voulez utiliser. Une fois choisis cliquer sur « Start Survey ». Vous verrez alors s’afficher les données des capteurs sélectionnés dans la page suivante :
Attention ce mode ne permet pas d’enregistrer les données !
Avec enregistrement :
Appuyer sur le bouton . Cet écran va alors apparaître :
Comme précédemment il permet de choisir les différents capteurs que vous voulez utiliser. Mais il faut maintenant choisir l’intervalle de mesure, le temps de la mesure, la fréquence d’acquisition et le pourcentage de l’énergie à fournir. Par exemple pour une mesure toutes les 15s il faut
obligatoirement utiliser 100% de l’énergie et pour une durée de 5s par mesures.
Lorsque vous êtes branché avec le câble RS-232 les données apparaissent dans la même fenêtre que précédemment.
Maintenant la sonde est programmée, on peut débrancher le câble RS-232 et la laisser faire ses mesures.
Lecture de données
Pour récupérer toutes les données enregistrées par la sonde il faut la reconnecter à un pc. Il faut alors juste appuyer sur pour se connecter à la sonde. Puis il faut appuyer sur pour arrêter le programme en cours. Il faut alors appuyer sur . Cela permet d’enregistrer les données sur
l’ordinateur. Il ne reste plus qu’à choisir le fichier d’enregistrement. Les données sont enregistrées en .dat qui s’ouvre directement sur Excell.