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L’hydroélectricité, du bassin versant à l’évacuateur de crues.

Un barrage hydroélectrique retient un fleuve et doit le contenir en sécurité à chaque crue. Son exploitant doit savoir comment se comporte le barrage, combien d’eau arrive et ce qui se passe à l’aval quand les vannes s’ouvrent. Un réseau d’observation sur le barrage et son bassin versant lit les déformations, les infiltrations et les pressions interstitielles, la pluie, la neige et les niveaux du fleuve, et alimente l’exploitation, les ingénieurs de sûreté des barrages et l’alerte à l’aval.

Industrie

Énergie

Mesures

5

Sources citées

4

1. Énergie · Hydroélectricité et barrages

   Un fleuve retenu, une vallée protégée

   Un barrage transforme un fleuve en retenue et une retenue en électricité, et doit rester sûr à chaque crue. Ses exploitants décident des ouvertures de vannes sur des prévisions, ses ingénieurs surveillent son comportement, et la vallée en contrebas dépend des deux. L’observation réunit le barrage, le bassin versant et le fleuve à l’aval dans une seule image.

2. Ce qui est mesuré

   Le barrage, la retenue et le ciel

   Piézomètres et déversoirs de mesure lisent la fondation ; GNSS, pendules et inclinomètres suivent la déformation ; des accéléromètres enregistrent les séismes. Des échelles mesurent la retenue, le canal de fuite et le fleuve à l’aval, et les stations du bassin versant mesurent la pluie, la neige et la température qui feront les apports de demain.

   Instruments

   Piezometers · Seepage weirs · GNSS · Strong motion · Level gauges · Catchment weather

3. Le nœud de base

   Des terminaux dans les galeries, des nœuds sur la crête

   Des terminaux sur pile dans les galeries lisent piézomètres et déversoirs, y compris les instruments en bon état déjà installés. Des nœuds solaires sur la crête lisent le GNSS et les accéléromètres. Chaque valeur est signée avec l’identité de son instrument et conservée localement jusqu’à ce que le registre de la centrale confirme sa réception.

4. Radio et liaisons

   Des liaisons qui survivent à la crue

   Des passerelles LoRaWAN sur des points hauts captent les terminaux de tout le barrage et du bassin versant. Les micro-ondes relient les vallées à la centrale sans câbles qu’une crue pourrait couper, le satellite dessert les stations isolées, et la fibre court dans le barrage et l’usine. Chaque chemin est choisi à partir du relevé des vallées.

   Radio

   LoRaWAN · Microwave · Satellite · Fibre

5. Comment ça marche

   D’un pluviomètre à une décision de vanne

   La pluie du bassin versant est lue par le terminal d’une station, envoyée en LoRaWAN puis par micro-ondes au nœud de périphérie de la centrale, signée et combinée aux autres stations en une estimation d’apports. Les exploitants voient l’estimation à côté du niveau de la retenue et décident des manœuvres de vannes avec les preuves sous les yeux.

6. De la commande à l’exploitation · Commande

   Cadrer le barrage et son fleuve

   Le cadrage lit le programme de surveillance du barrage, son plan d’urgence et ses consignes d’exploitation, ainsi que les stations hydrométriques existantes du bassin versant. Nexus Observatory Inc. remet un plan d’auscultation du barrage et de réseau du bassin versant, la conception radio, l’intégration avec l’exploitation et un prix par barrage et par bassin versant.

   Planifier un déploiement

7. De la commande à l’exploitation · Relevé

   Relever le barrage et le bassin versant

   Les équipes relèvent le barrage, les galeries, les appuis et le pied avec l’ingénieur de sûreté, puis le bassin versant avec les hydrologues. Elles vérifient les instruments existants, trouvent des sections de jaugeage et des sites de station météo, mesurent les trajets radio à travers les vallées et consignent chaque position sur les plans et cartes du propriétaire.

8. De la commande à l’exploitation · Autorisations

   Sûreté des barrages et autorisations sur le fleuve

   Les modifications d’instruments sur le barrage sont approuvées par l’ingénieur de sûreté et, si nécessaire, par le régulateur. Les stations hydrométriques et du bassin versant nécessitent l’accord des propriétaires et souvent l’approbation de l’autorité de l’eau ; les dispositifs d’alerte à l’aval sont convenus avec les services d’urgence. Chaque approbation est conservée avec l’instrument ou la station qu’elle couvre.

9. De la commande à l’exploitation · Fabrication

   Construire pour les galeries et les tempêtes

   Terminaux de galerie, stations de crête, échelles, stations météo du bassin versant, passerelles et liaisons micro-ondes sont assemblés et testés, chacun enrôlé avec son identité et l’instrument ou le lieu qu’il dessert, si bien que chaque mesure arrive rattachée à sa position dans le barrage ou le fleuve.

   Ouvrir le configurateur de stations

10. De la commande à l’exploitation · Installation

    Installer autour de l’exploitation

    L’installation est coordonnée avec l’exploitation de la centrale et les niveaux du fleuve. Liaisons et passerelles d’abord, puis instruments de galerie et de crête, échelles de la retenue et du fleuve et stations du bassin versant. Les instruments existants en bon état sont raccordés à de nouveaux terminaux, et chaque position est levée et photographiée.

11. De la commande à l’exploitation · Mise en service

    Mettre en service mesures et alertes

    Chaque nœud prouve son identité, puis les mesures sont comparées aux relevés manuels, aux échelles limnimétriques et aux levés. Les seuils d’alerte du programme de surveillance et du plan d’urgence sont saisis et testés de bout en bout, y compris les messages aux contacts de l’aval. Les résultats sont signés dans le registre du barrage.

12. De la commande à l’exploitation · Exploitation

    Exploiter sur des preuves

    Les exploitants voient apports, niveau de la retenue et niveaux à l’aval avec les prévisions ; les ingénieurs de sûreté voient les tendances des instruments face aux seuils d’alerte ; les contacts de l’aval reçoivent les avis convenus avec eux. Chaque mesure, alerte et décision est consignée pour le rapport de surveillance. Les apports prévus sont montrés avec leur incertitude, pour que les décisions en tiennent compte.

13. De la commande à l’exploitation · Maintenance

    Garder le registre du barrage sans interruption

    Les instruments sont entretenus et réétalonnés, les échelles vérifiées après les crues, les stations du bassin versant dégagées de la neige et des débris, et les logiciels évoluent par vagues. Le registre du barrage reste ininterrompu d’une année à l’autre, comme l’attendent les programmes de surveillance. Chaque crue est ensuite revue au regard de ce que le réseau a enregistré.

    Réserver des services sur le terrain

14. Produits de données

    Un fleuve, de nombreuses décisions

    Les ingénieurs de sûreté voient les tendances des instruments face aux seuils d’alerte ; les exploitants voient les prévisions d’apports et de la retenue ; hydrologues et agences reçoivent les séries du bassin versant ; services d’urgence et populations de l’aval reçoivent les avis convenus avec eux. Chaque produit vient des mêmes mesures signées.

    Voir les produits de données

15. Preuves

    Un registre de surveillance pour le régulateur

    Historiques des instruments, étalonnages, seuils d’alerte et chacune de leurs modifications, chaque alerte et chaque décision de vanne sont signés et conservés. La surveillance suit le programme de surveillance du barrage et les recommandations reconnues de sûreté des barrages, et les données du fleuve suivent les pratiques hydrologiques, pour que les examinateurs puissent vérifier chaque conclusion.

    Référentiels

    Federal Guidelines for Dam Safety · ICOLD bulletins · WMO-No. 168

16. Ce que vous obtenez

    Réseaux d’observation hydrométéorologique et des inondations

    Stations de jaugeage, pluviomètres, radars météorologiques et stations météorologiques automatiques construits selon les pratiques de la WMO, qui transmettent par WIS 2.0 lorsque l’organisme l’exige. Fourni sous forme de matériel + logiciel, service géré et construction-exploitation-transfert, pour services météorologiques et hydrologiques nationaux, organismes de bassin, services publics.

    Parler aux ventes

17. Étape suivante

    Planifier avec nous : hydroélectricité et barrages

    Tell us the site, the measurements and the rules it answers to. We reply with a survey proposal, a design and a scope for hydropower and dams. An engineer replies with a survey proposal and a scope, and the plan grows from one site to the network you need, at your pace.

    Planifier un déploiementOuvrir le configurateur de stationsOuvrir le Studio

01Le lieu et ses dangers

Où il fonctionne, et ce qui peut mal tourner.

Operating contextHydropower ranges from run-of-river plants to large storage dams and pumped storage. Dams are surveilled with instruments, inspections and analysis under dam safety programmes, and reservoirs are operated on forecasts of inflow from rain and snowmelt. Gate operations change river levels downstream quickly, so communication with downstream communities and authorities is part of operating safely.

Dangers

• Déformation du barrage ou de sa fondation, infiltrations et érosion interne
• Apports extrêmes et submersion
• Variations rapides des niveaux à l’aval dues aux manœuvres de vannes
• Glissements de terrain dans la retenue
• Sollicitation sismique

02Ce qu’il faut mesurer

Quoi, où, à quelle fréquence, et selon quelles règles.

Chaque mesure indique où elle est prise, à quelle fréquence, et la norme ou la réglementation publique qui la fonde. Les numéros de la colonne des sources ouvrent la source citée plus bas.

03La pile d’observation

D’un module de base à un réseau.

Les mêmes briques à chaque échelle : des instruments et un nœud de base, un site avec sa radio, une flotte exploitée comme un tout, et un réseau fédéré sur le protocole ouvert.

1. 01

   Unité de base

   Une station de barrage : piézomètres et déversoirs de mesure lus par des terminaux sur pile, ou GNSS et accéléromètres lus par un nœud solaire qui signe et conserve chaque valeur.

   Build a station →
2. 02

   Site

   Un barrage et son bassin versant : instruments de sûreté du barrage, échelles de la retenue et du fleuve, stations météo du bassin versant et passerelles, reliés par micro-ondes à la centrale.

   Plan a site →
3. 03

   Parc

   Tous les barrages et centrales d’un système fluvial gérés comme un seul parc, avec un seul registre de sûreté et un seul registre hydrologique.

   Managed offers →
4. 04

   Réseau

   Propriétaires, agences de bassin, régulateurs de la sûreté des barrages et services d’urgence partagent un registre fédéré des niveaux et des alertes.

   The open protocol →

• 01Limnimètre
• 02Station géodésique GNSS
• 03Sismomètre / accéléromètre de mouvement fort
• 04Station météo compacte
• 05Terminal LPWAN
• 06Passerelle LoRaWAN
• 07Nœud de périphérie (Wedge)
• 08Faisceau hertzien point à point
• 09Champ solaire
• 10Poteau

Radio et liaisons

LoRaWAN

Les piézomètres, déversoirs et échelles du bassin versant répartis sur un barrage et ses vallées transmettent depuis des terminaux sur pile via des passerelles sur des points hauts.

Radio et liaisons

Faisceau hertzien point à point

Relie les passerelles du bassin versant et du barrage à la centrale à travers des vallées où un câble serait coupé par les crues qu’il doit signaler.

Radio et liaisons

Satellite

Les stations isolées du bassin versant transmettent par satellite, un chemin qui ne dépend pas des infrastructures locales pendant une crue.

Radio et liaisons

Fibre

Dans le barrage et l’usine, la fibre transporte les données des instruments jusqu’à la salle de commande.

Edge computeAn edge node at the plant checks every instrument against its alert levels, combines catchment readings into inflow estimates for operations and keeps the record locally when outside links fail.

PowerDam and catchment stations run on solar and batteries sized for the season of heaviest storms, so the record continues through the floods it is there to see.

04Comment ça marche

De l’instrument au produit.

Le parcours d’une observation, niveau par niveau, avec l’interface de chaque liaison et une nomenclature en dessous ; puis comment ce nœud devient un site, une flotte et des réseaux fédérés.

05De la commande à l’exploitation

Chaque étape, du premier appel à un site en service.

La même équipe et le même dossier portent le travail, du cadrage à la maintenance.

1. 01 Order

   Cadrer le barrage et son fleuve

   Le cadrage lit le programme de surveillance du barrage, son plan d’urgence et ses consignes d’exploitation, ainsi que les stations hydrométriques existantes du bassin versant. Nexus Observatory Inc. remet un plan d’auscultation du barrage et de réseau du bassin versant, la conception radio, l’intégration avec l’exploitation et un prix par barrage et par bassin versant. 1

2. 02 Survey

   Relever le barrage et le bassin versant

   Les équipes relèvent le barrage, les galeries, les appuis et le pied avec l’ingénieur de sûreté, puis le bassin versant avec les hydrologues. Elles vérifient les instruments existants, trouvent des sections de jaugeage et des sites de station météo, mesurent les trajets radio à travers les vallées et consignent chaque position sur les plans et cartes du propriétaire.

3. 03 Permits

   Sûreté des barrages et autorisations sur le fleuve

   Les modifications d’instruments sur le barrage sont approuvées par l’ingénieur de sûreté et, si nécessaire, par le régulateur. Les stations hydrométriques et du bassin versant nécessitent l’accord des propriétaires et souvent l’approbation de l’autorité de l’eau ; les dispositifs d’alerte à l’aval sont convenus avec les services d’urgence. Chaque approbation est conservée avec l’instrument ou la station qu’elle couvre.

4. 04 Build

   Construire pour les galeries et les tempêtes

   Terminaux de galerie, stations de crête, échelles, stations météo du bassin versant, passerelles et liaisons micro-ondes sont assemblés et testés, chacun enrôlé avec son identité et l’instrument ou le lieu qu’il dessert, si bien que chaque mesure arrive rattachée à sa position dans le barrage ou le fleuve.

5. 05 Install

   Installer autour de l’exploitation

   L’installation est coordonnée avec l’exploitation de la centrale et les niveaux du fleuve. Liaisons et passerelles d’abord, puis instruments de galerie et de crête, échelles de la retenue et du fleuve et stations du bassin versant. Les instruments existants en bon état sont raccordés à de nouveaux terminaux, et chaque position est levée et photographiée.

6. 06 Commission

   Mettre en service mesures et alertes

   Chaque nœud prouve son identité, puis les mesures sont comparées aux relevés manuels, aux échelles limnimétriques et aux levés. Les seuils d’alerte du programme de surveillance et du plan d’urgence sont saisis et testés de bout en bout, y compris les messages aux contacts de l’aval. Les résultats sont signés dans le registre du barrage.

7. 07 Operate

   Exploiter sur des preuves

   Les exploitants voient apports, niveau de la retenue et niveaux à l’aval avec les prévisions ; les ingénieurs de sûreté voient les tendances des instruments face aux seuils d’alerte ; les contacts de l’aval reçoivent les avis convenus avec eux. Chaque mesure, alerte et décision est consignée pour le rapport de surveillance. Les apports prévus sont montrés avec leur incertitude, pour que les décisions en tiennent compte.

8. 08 Maintain

   Garder le registre du barrage sans interruption

   Les instruments sont entretenus et réétalonnés, les échelles vérifiées après les crues, les stations du bassin versant dégagées de la neige et des débris, et les logiciels évoluent par vagues. Le registre du barrage reste ininterrompu d’une année à l’autre, comme l’attendent les programmes de surveillance. Chaque crue est ensuite revue au regard de ce que le réseau a enregistré.

06Produits de données et intégration

Ce qu’il fournit, à qui, et dans quels systèmes.

Produits de données

• Tendances des instruments du barrage face aux seuils d’alerteIngénieurs de sûreté des barrages et régulateurs
• Estimations des apports et prévisions de la retenueExploitants de centrale et négociants en énergie
• Avis de niveau à l’avalServices d’urgence et populations de l’aval
• Registres de pluie, de neige et de débit du bassin versantHydrologues et agences de bassin

Intégration

• Contrôle-commande et historien de la centraleNiveaux et alertes passent en OPC UA dans l’historien de la centrale.
• Agences hydrologiquesLes séries hydrométriques et météorologiques sont échangées via OGC SensorThings et WaterML.
• Plan d’urgenceLes alertes suivent les listes de notification du plan et sont consignées en regard.

Exchanged through OGC SensorThings API, WaterML 2.0, OPC UA (IEC 62541).

07Questions des acheteurs

Avant de cadrer votre projet.

Les instruments existants du barrage peuvent-ils être raccordés ?

En général oui. Les instruments à corde vibrante et numériques sont lus par de nouveaux terminaux là où l’instrument et son câble sont en bon état.

Qui fixe les seuils d’alerte ?

L’ingénieur de sûreté du barrage et le plan d’urgence. Le système les conserve, les teste et enregistre chaque modification.

Fonctionnera-t-il encore pendant une crue ?

Les stations sont implantées au-dessus des niveaux de crue, fonctionnent sur leur propre alimentation et utilisent des liaisons qui ne dépendent pas du fond de vallée.

Les données du bassin versant peuvent-elles être partagées avec les agences ?

Oui. Les séries peuvent être échangées dans des formats hydrologiques ouverts, selon l’accord que vous fixez.

08Ressources

Les sources de cette page.

Normes, réglementations et lignes directrices publiques, citées là où elles s’appliquent. Chacune ne s’applique que dans sa juridiction ou son champ.

1. 1Federal Guidelines for Dam SafetyUS Federal Emergency Management Agency
2. 2Bulletins on dam surveillance and monitoringInternational Commission on Large Dams (ICOLD)
3. 3Guide to Hydrological Practices (WMO-No. 168)World Meteorological Organization
4. 4Guide to Instruments and Methods of Observation (WMO-No. 8)World Meteorological Organization

09Voir aussi

Cas d’usage et solutions.

10Énergie : domaines spécialisés

Les autres domaines de cette industrie.

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