IMA4 2018/2019 P10 : Différence entre versions
(→Objectifs) |
(→Objectifs) |
||
| Ligne 24 : | Ligne 24 : | ||
Ce capteur complet assurera donc les fonctions de: | Ce capteur complet assurera donc les fonctions de: | ||
| − | * | + | * Mesures de salinité de l'eau et de densités chimiques grâce à des capteurs du type galvanostat pour les densités chimiques et conductimètre pour la salinité. |
| − | * | + | * Traitement de données grâce à un microprocesseur. |
| − | * | + | * Stockage d'informations. |
| − | * | + | * Transmission de données par communication radiofréquence à une station d'analyse. |
* Alimentation par batterie rechargeable par un système de récupération d'énergie renouvelable. | * Alimentation par batterie rechargeable par un système de récupération d'énergie renouvelable. | ||
Version du 29 novembre 2018 à 20:49
Sommaire
Présentation générale : Réalisation d'un capteur de pollution dans l'eau.
- Élève : Branquart Antoine
- Encadrants : Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
Description
La pollution de l'eau entraîne une mauvaise qualité de l'eau qui provoquerait des maladies à l'origine de près de deux millions de décès par an dans le monde. Cette pollution peut se présenter sous différentes formes : chimiques, bactériologiques mais aussi thermiques et atteint toutes les sortes d'eaux.
Elle est difficile à détecter puisque ce qui est au fond de l'eau, ou dilué dans l'eau est souvent invisible, et que certains toxiques infiltrés dans le sol ne produisent souvent leur effet qu'après un long délai.
De plus on a du mal à se prévenir des épisodes de pollution (quand la concentration d’un ou plusieurs polluants dépasse les seuils réglementaires horaires ou journaliers) puisque les tests de la qualité des eaux sont souvent ponctuels et ont longtemps nécessité des équipements coûteux : les échantillons d'eau devaient en effet être envoyés à des laboratoires spécialisés le plus souvent distants.
La réalisation d'un capteur autonome permettrait de se prévenir de ces épisodes de pollution de manière beaucoup plus régulière.
Objectifs
Le système autonome en énergie devra pouvoir être déployé et fixé afin que la source d'énergie renouvelable rattachée au capteur ne voit pas son rendement chuté en cas de déplacement qui engendrerait des mauvaises conditions de récupération d'énergie et tout cela dans n'importe quelles eaux.
La fixation du capteur évitera aussi que l'on perd le capteur si celui-ci est coincé proche des berges nécessitant une intervention humaine.
Il devra être capable de récupérer les dosages d’éléments chimiques significatifs d'une pollution ainsi que le niveau de salinité de l'eau et d'envoyer ces informations par un protocole de communication longue distance à une station de base.
Ce capteur complet assurera donc les fonctions de:
- Mesures de salinité de l'eau et de densités chimiques grâce à des capteurs du type galvanostat pour les densités chimiques et conductimètre pour la salinité.
- Traitement de données grâce à un microprocesseur.
- Stockage d'informations.
- Transmission de données par communication radiofréquence à une station d'analyse.
- Alimentation par batterie rechargeable par un système de récupération d'énergie renouvelable.
Bien sûr ce capteur devra être protégé par un packaging imperméable permettant le maintien en service du système pour de longues durées, idéalement sur plusieurs années.
Ce système sera déployé dans les eaux aux alentours de Lille ou bien dans la rivière Saïgon au Vietnam.
Par la suite il sera possible de continuer ce projet au Vietnam après validation du capteur en apportant une interface graphique ainsi qu'une base de données à la station de base qui serviront à la visualisation des données à n'importe quel moment.
Analyse du projet
Positionnement par rapport à l'existant
On trouve beaucoup plus souvent, en effectuant des recherches, des laboratoires ou des universités qui développent des prototypes se rapprochant de ce projet mais il existe en réalité peu d'industries qui commercialisent des capteurs de niveau de pollution de l'eau.
Les quelques entreprises qui possèdent des produit de ce style mettent à disposition des capteurs avec des mesures ponctuelles ainsi qu'une interface qui est câblée à la sonde et qui nécessite donc de se déplacer au point d'eau que l'on souhaite analyser.
Il existe aussi des capteurs autonomes vendus par ces sociétés mais à des prix onéreux, qui mesurent de nombreux paramètres inutiles dans notre cas et qui semblent être difficile à utiliser.
L'avantage du système développé dans ce projet par rapport au marché actuel serait l'autonomie du capteur ainsi que sa capacité de transmission de données. En effet le système une fois installé n’entraînerait plus par la suite des déplacements vers le point d'eau que l'on souhaite analyser.
Le coût du capteur développé serait lui aussi un avantage puisque de nombreux paramètres inutiles comme la mesure de propriétés physiques optiques ou la mesure de la température ajouteraient des technologies à notre système et augmenteraient le prix. Ici on ne recueillera que les informations de la salinité de l'eau ainsi que la densité des éléments chimiques présents dans l'eau.
Analyse du premier concurrent
La sonde paramètres AP-7000 de la société SDEC spécialiste pour les solutions technologiques pour l'environnement.
Cette sonde a été conçu pour effectuer des mesures continues fiables et précises des paramètres physico-chimiques dans l'eau.
Elle permet la mesure de paramètres standard (voir: [1]).
Avantages:
- De nombreux paramètres physico-chimiques mesurées.
- Nettoyage des capteurs par système de balai-brosse programmable.
- Corps de sonde en aluminium anodisé (Qualité Marine) pour supporter tous les environnements.
Inconvénients:
- On doit ajouter des modules de communication AP-PC-KIT (pour la calibration des capteurs et la prise de mesures ponctuelles) et un enregistreur(pour le suivi et l'enregistrement de longue durée des paramètres physico-chimiques).
- Des paramètres comme la température ou la profondeur de l'eau sont mesurés alors que dans notre cas ils ne sont pas nécessaires.
- Le prix sans doute élevé au vu des technologies employées et il faut demander des devis pour les obtenir.
Objectifs pour le système recherché par rapport à ce concurrent:
- Offrir la possibilité d'effectuer des mesures de longue duré sans que le système n'est besoins d'être complété par différents modules.
- Offrir un produit à un prix attractif.
Analyse du second concurrent
Sonde U-50 de la société HORIBA spécialisée dans le process et l'environnement.
La sonde multi-paramètres U-50 est capable en un seul appareil de mesurer et d'afficher simultanément les résultats de 11 paramètres d'indication de qualité des eaux.
Elle est utilisée sur des sites tels que pour le contrôle des eaux souterraines, eaux de rivières, eaux de ruissellement, etc...(voir: [2]).
Avantages:
- Simplicité d'utilisation.
- De nombreux paramètres en simultanés.
Inconvénients:
- Obligation de se déplacer sur les points d'eau pour l'utiliser.
- Communication par USB avec un PC pour visualiser les données sous format EXCEL.
- Systèmes non autonomes.
Objectifs pour le système par rapport à ce concurrent:
- Offrir une communication sans-fil avec une station à distance pour l'analyse des données.
- Offrir la même simplicité d'utilisation.
- Offrir un système autonome sur une longue durée.
Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé
Le produit serait destiné à être commercialisé auprès des laboratoires d'analyses de l'environnement qui travaille pour le gouvernement ou bien des laboratoires de chimie comme FILAB' qui travaille pour des particuliers comme des professionnels de l'épuration de l'eau ou des bureaux d’études et d’ingénierie qui sont amenés à limiter les impacts de l’activité industrielle sur l’environnement
Ces laboratoires mettront en place le système développé dans n'importe quelles eaux pour de longues durées et pourront grâce à ce système détecter les épisodes de pollution via un site web à n'importe quel moment et pourront ainsi prévenir le gouvernement afin de prendre les mesures sanitaires nécessaires pour éviter la contamination ou bien pour les laboratoires comme FILAB de prévenir des dangers aux sociétés privées afin que celles-ci agissent.
Réponse à la question difficile
- Comment réaliser le packaging complet du capteur et comment assurer son déploiement dans l'environnement ?
- Quelle est l'autonomie énergétique et quelles sont les solutions pour la récupération d'énergie ?
Préparation du projet
Cahier des charges
Choix techniques : matériel et logiciel
Liste des tâches à effectuer
Calendrier prévisionnel
Réalisation du Projet
Feuille d'heures
| Tâche | Prélude | Heures S1 | Heures S2 | Heures S3 | Heures S4 | Heures S5 | Heures S6 | Heures S7 | Heures S8 | Heures S9 | Heures S10 | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Analyse du projet | 0 |
