Kit piézométrique automatique PZ-1050 – Corde vibrante

Présentation

Le kit piézométrique connecté PZ-1050 est une solution complète destinée à la mesure automatisée du niveau d’eau souterraine et de la pression interstitielle dans les sols, remblais, ouvrages hydrauliques et structures géotechniques.

Le kit réunit l’ensemble des composants nécessaires à la création d’un point de mesure instrumenté :

• un piézomètre à corde vibrante PZ-1050
• un tube de protection et d’installation adapté au forage
• le câble de mesure
• un datalogger connecté VWdot ou VWdot4
• les accessoires de raccordement et de fixation
• la transmission et la visualisation des données à distance

Le PZ-1050 mesure la pression exercée par l’eau sur son élément sensible. Cette pression modifie la fréquence de résonance d’une corde métallique intégrée au capteur. La fréquence mesurée est ensuite convertie en pression grâce aux coefficients d’étalonnage propres à chaque capteur.

Cette technologie à corde vibrante offre une excellente stabilité pour les campagnes de mesure de longue durée et permet d’utiliser des câbles importants sans dégradation significative du signal.

Grandeurs mesurées

Le système permet de surveiller :

• la pression interstitielle dans les sols et les roches
• les variations du niveau de la nappe phréatique
• les montées et descentes du niveau d’eau
• les variations de pression dans un forage
• l’évolution hydraulique d’un remblai ou d’un ouvrage
• les effets d’un pompage, d’une infiltration ou de travaux
• la température au niveau du capteur

Les valeurs de pression peuvent être converties en hauteur d’eau en tenant compte de la position du capteur, de la cote de référence et des paramètres du projet.

Composition du kit

Piézomètre PZ-1050

Le PZ-1050 est un piézomètre à corde vibrante intégré dans un corps cylindrique en acier inoxydable SUS316.

Il comprend :

• un élément sensible à corde vibrante
• une bobine électromagnétique d’excitation et de lecture
• une membrane sensible à la pression
• un filtre fritté en acier inoxydable
• une thermistance de mesure de température
• un câble blindé à quatre conducteurs
• un certificat individuel d’étalonnage

Le filtre protège l’élément sensible contre les particules tout en permettant à la pression de l’eau d’agir sur le capteur.

Tube d’installation

Le tube permet de protéger le câble et d’organiser l’installation du capteur dans le forage.

Sa longueur, son diamètre, son matériau et sa configuration sont définis selon :

• la profondeur du forage
• le nombre de capteurs installés
• la nature du terrain
• le diamètre disponible
• le type de scellement
• les contraintes d’accès et de maintenance

Le kit peut comprendre les sections de tube, les bouchons, les raccords, la tête de protection et les éléments nécessaires au passage du câble.

Datalogger connecté

Le datalogger VWdot ou VWdot4 mesure automatiquement :

• la fréquence du capteur à corde vibrante
• la température transmise par la thermistance
• la date et l’heure de chaque mesure
• l’état de l’alimentation et de la communication

Les données sont stockées localement sur une carte Micro SD puis transmises par NB-IoT ou LTE-M vers la plateforme de supervision.

La version VWdot accepte un capteur, tandis que la version VWdot4 peut gérer jusqu’à quatre voies de mesure à corde vibrante.

Principe de fonctionnement

Le capteur est installé à la profondeur correspondant à la zone hydraulique à surveiller.

La pression exercée par l’eau sur la membrane modifie la tension de la corde vibrante et donc sa fréquence de résonance. Le datalogger excite la corde, mesure sa fréquence et applique les coefficients d’étalonnage associés au capteur.

Le cycle de mesure comprend :

1. l’excitation de la corde vibrante
2. la mesure de la fréquence de résonance
3. la lecture de la température
4. l’horodatage de la mesure
5. le stockage local des données
6. la transmission vers la plateforme distante
7. la conversion en pression ou en niveau d’eau
8. la comparaison avec les seuils configurés

Acquisition et transmission

La fréquence de mesure et la fréquence de transmission peuvent être adaptées aux besoins du projet.

Le datalogger assure :

• l’acquisition automatique des mesures
• la lecture des capteurs à corde vibrante
• la mesure de la température
• le stockage local des données
• la transmission sans fil
• la sauvegarde des mesures en cas de coupure réseau
• la retransmission lors du rétablissement de la communication

La communication par NB-IoT ou LTE-M convient aux installations éloignées, aux chantiers et aux zones ne disposant pas d’une connexion Internet filaire.

Visualisation des données

Les données peuvent être consultées à distance depuis une interface web de supervision.

L’utilisateur peut notamment :

• consulter la pression ou le niveau d’eau actuel
• afficher les courbes historiques
• comparer plusieurs profondeurs ou plusieurs forages
• suivre l’évolution de la température
• configurer des seuils de vigilance et d’alerte
• recevoir des notifications
• exporter les données
• contrôler l’état du datalogger
• vérifier l’état de la communication
• intégrer les mesures à une plateforme tierce par API

Installation

Avant l’installation, le fonctionnement du capteur et sa valeur initiale doivent être contrôlés.

La mise en œuvre comprend généralement :

1. la réalisation du forage
2. la définition de la profondeur de mesure
3. la saturation du filtre selon la procédure d’installation
4. la descente du capteur
5. la mise en place du tube et des protections
6. le scellement des différentes zones du forage
7. le passage et la protection du câble
8. l’installation du datalogger
9. la configuration des fréquences de mesure et de transmission
10. l’enregistrement de la valeur initiale
11. la vérification de la remontée des données

La méthode de scellement doit être adaptée à la stratigraphie et éviter toute circulation verticale d’eau susceptible de fausser les mesures.

Applications

• suivi de nappes phréatiques
• mesure de pression interstitielle
• surveillance de barrages et de digues
• monitoring de remblais et de talus
• suivi de glissements de terrain
• surveillance de tunnels et d’excavations
• suivi de murs de soutènement
• surveillance de chantiers et d’infrastructures
• contrôle de rabattement de nappe
• suivi de sites miniers
• surveillance de décharges et centres de stockage
• études hydrogéologiques
• suivi de tassements liés aux variations de pression
• instrumentation permanente ou temporaire

Piézomètre PZ-1050

• Technologie : corde vibrante
• Dimensions du capteur : environ 20 × 115 mm
• Matériau : acier inoxydable SUS316
• Filtre : acier inoxydable fritté, 50 µm
• Câble : quatre conducteurs
• Longueur de câble : configurable selon la profondeur du projet

Tube d’installation

• Longueur : définie selon la profondeur du forage
• Diamètre : adapté au diamètre du forage et au nombre de capteurs
• Matériau : défini selon l’environnement et la durée d’installation
• Configuration : sections assemblables selon la profondeur
• Extrémités : bouchons, raccords et tête de protection selon le projet

Datalogger VWdot

• Nombre de voies : 1 / 4 / 16
• Dimensions : 100 × 100 × 60 mm
• Antenne : dimensions indiquées hors antenne

Datalogger VWdot4

• Nombre de voies : 4
• Dimensions : 160 × 160 × 70 mm
• Antenne : dimensions indiquées hors antenne

Options

• longueur de câble personnalisée
• longueur et diamètre du tube adaptés au forage
• installation d’un ou plusieurs capteurs par forage
• datalogger VWdot 1 voie
• datalogger VWdot4 4 voies
• fréquence de mesure configurable
• fréquence de transmission configurable
• communication NB-IoT ou LTE-M
• antenne intégrée ou déportée
• stockage local sur carte Micro SD
• alimentation par batteries
• alimentation externe de 5 à 18 Vcc
• alimentation par panneau solaire
• tableau de bord de supervision
• seuils et notifications personnalisés
• export automatique des données
• transmission vers un serveur client par API
• certificat d’étalonnage
• installation et mise en service sur site
• abonnement de communication et d’hébergement

Accessoires

• tube de protection pour forage
• sections de tube complémentaires
• raccords et bouchons
• tête de protection de forage
• regard ou coffret de protection
• câble quatre conducteurs
• rallonges de câble
• connecteurs étanches
• presse-étoupes
• boîtier de jonction
• datalogger VWdot
• datalogger VWdot4
• datalogger VWdot16
• antenne déportée
• support de fixation du datalogger
• batteries Li-ion 18650
• alimentation externe
• panneau solaire
• câble de recharge
• carte Micro SD
• accessoires de scellement
• matériel de protection du câble