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Club In Tech - TELEMAC 1 O.Bernard COMORE INRIA Sophia Exemple d'application des STIC pour la télégestion des procédés d'épuration: le projet européen.

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1 Club In Tech - TELEMAC 1 O.Bernard COMORE INRIA Sophia Exemple d'application des STIC pour la télégestion des procédés d'épuration: le projet européen TELEMAC

2 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 2 COMORE Contrôle et Modélisation des Ressources Renouvelables INRIA-Sophia CNRS-Villefranche Dirigée par Jean-Luc Gouzé Présentation de léquipe INRIA

3 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 3 COMORE : Objectifs Appliquer et développer des méthodes de l'automatique aux ressources vivantes exploitées, afin d'en améliorer la gestion. Modélisation Estimation Régulation Contrôle optimal Présentation de léquipe INRIA Epuration de l eau Lutte biologique Croissance du phytoplancton

4 Club In Tech - TELEMAC 4 O.Bernard INRIA Sophia TELEMonitoring and Advanced teleControl of high yield wastewater treatment plants TELEMAC

5 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 5 TELEMAC est un projet IST 15 partenaires et 7 pays Durée: 3 ans Budget total : 4.6 Millions (Financé par l UE : 2.1 M) Coordination : O.Bernard et B. le Dantec Présentation générale TELEMAC : présentation générale

6 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 6 Le projet TELEMAC propose un système modulaire et fiable assurant le suivi et le contrôle à distance d unités de dépollution sans expertise locale TELEMAC : présentation générale

7 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 7 Centre de télésurveillance TELEMAC : présentation générale

8 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 8 Proposer un ensemble d'outils adaptables et modulaires afin de: Objectifs généraux – améliorer la qualité de la dépollution – améliorer la fiabilité – réduire le coût de traitement – mieux valoriser les produits dérivés Téléporter l expertise TELEMAC : présentation générale

9 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 9 U n procédé de traitement qui produit aussi de l'énergie… mais... La fermentation anaérobie ? Digestion anaérobie : problème fondamental

10 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 10 MATIERE ORGANIQUE COMPLEXE Protéines CarbohydratesLipides Acides aminés, Sucres Acides Gras, Alcools PRODUITS INTERMEDIAIRES (Propionate, Butyrate etc) Acétate Hydrogène, CO2 Methane CO2 hydrolyse acidogenèse acetogenèse Schéma simplifié de la digestion anaérobie methanogenèse

11 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 11 Acidogenèse: DCO AGV + CO 2 Methanogenèse: AGV CH 4 + CO 2 2 étapes principales Inhibition rapide lent Bactéries acidogènes Bactéries méthanigènes DCO : Demande Chimique en Oxygène, AGV: Acides Gras Volatils Digestion anaérobie : problème fondamental

12 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 12 Acidogenèse Methanogenèse CO 2 CH 4 Acidité Vitesse de réaction Fonctionnement normal Digestion anaérobie : problème fondamental

13 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 13 Acidogenèse Methanogenèse Acidité Vitesse de réaction CO 2 CH 4 CO 2 CH 4 CO 2 CH 4 Surcharge Procédé difficile à piloter Digestion anaérobie : problème fondamental

14 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 14 Digestion anaérobie : problème fondamental Procédé qui nécessite une certaine expertise ò Mieux le surveiller ò Mieux le stabiliser ý Tenir compte des incertitudes pour fiabiliser le procédé De nouveaux capteurs Valider l information Estimer des variables clés Combiner cette information pour détecter une panne Transmettre ces informations à un expert Mieux comprendre sa dynamique Mieux simuler sa dynamique Proposer des stratégies de régulation Entraîner un expert

15 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 15 Digestion anaérobie : problème fondamental ò Mieux surveiller De nouveaux capteurs Valider l information Estimer des variables clés Combiner cette information pour détecter une panne Transmettre ces informations à un expert

16 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 16 Développer de nouveaux capteurs AnaSense: mesure AGV, bicarbonate et alcalinité

17 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 17 r5r5 r 10 TOC pH Spectro Titri. Z in gas COD in r6r6 r8r8 r9r9 r7r7 r4r4 r 1, r 2 r 3 r 12 r 11 r 1, r 2 r 3 : à partir de redondances physiques r 4 : à partir d'éq. algébriques r 10 : à partir du bilan DCO r 12 : à partir d'observateurs r 12 réseaux de capteurs Valider linformation

18 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 18 Estimer des variables clés Capteur logiciel : combiner des mesures et un modèle pour estimer les variables non mesurées Modèle Mesures du CH4 en ligne Estimation de la DCO sur 140 jours (méthaniseur 2000m 3 ) Prise en compte de l incertitude

19 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 19 Combiner les informations pour estimer une panne Temps (heures) AGVs dans le réacteur (mg/l) N UL HO OO or T ? AGV/Qin ? T HO OO or T UL N A partir du gestionnaire d'états A partir de règles expertes (floues) N UL HO OO HO or T pH/Qin pH dans le réacteur Débit alimentation (l/h) TOXIQUE : appel d'un expert distant

20 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 20 Gestion distribuée de l'information actionneurs capteurs procédé Supervision locale Acteurs distants Base de données, traçabilité Programmes avancés Expert XML Internet XML PlantML : format d'échange de données Formalisme dédié aux WWTP Fonctions de télégestion

21 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 21 Transmettre ces informations à un expert

22 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 22 Transmettre ces informations à un expert Interface WAP

23 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 23 Digestion anaérobie : problème fondamental ò Mieux stabiliser Mieux comprendre sa dynamique Mieux simuler sa dynamique Proposer des stratégies de régulation Entraîner un expert

24 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 24 Mieux représenter la dynamique de ce système complexe Modèles dynamiques de l évolution du fermenteur Modèles valable en condition de fonctionnement anormal AGV=9 g/l !

25 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 25 Etude de la stabilité et définition dun indice de risque Quel est le risque dacidification ? Mieux comprendre la dynamique

26 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 26 Etude du plan de phase Bassin dattraction du point de fonctionnement NORMAL Marge de stabilité ? Bassin dattraction du point d acidification Acides Gras Volatils Biomasse méthanogène Fonctionnement normal Acidification Bassin dattraction du mode de fonctionnement normal Mieux comprendre la dynamique Séparatrice

27 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 27 Evolution du Bassin dattraction avec le taux de Dilution Taux de Dilution faible Taux de dilution élevé Marge de stability Marge de stabilité =0 Séparatrice Risque faible Risque élevé Mieux comprendre la dynamique

28 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 28 Mieux comprendre la dynamique Estimation du risque associé à un mode de gestion AGV (mmol/l) Temps (jours) Risque (%) Temps (jours)

29 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 29 Contrôle robuste… compatible avec la télégestion Basé sur les mesures en ligne de méthane Peu dhypothèse sur lalimentation Mieux réguler et stabiliser

30 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 30 Sans contrôleur : boucle ouverte Surcharge et acidification ! Mieux réguler et stabiliser

31 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 31 Pas dacidification ! Avec contrôleur : boucle fermée Mieux réguler et stabiliser

32 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 32 Entraîner un expert Méthaniseur virtuel Tester des scenarii de panne Tester des lois de contrôle Tester les logiciels de télégestion...

33 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 33 TELEMAC : Conclusion actionneurs capteurs procédé Supervision locale avancée Supervision distante Base de données, traçabilité Programmes avancés Expert Internet

34 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 34 TELEMAC : Conclusion Expert Internet Un ensemble d outils pour mieux surveiller et contrôler des méthaniseurs Permettre une gestion à distance par des experts Rendre la méthanisation possible, même pour des sites isolés Créer les conditions optimales pour la valorisation du biogaz

35 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 35 Merci de votre attention !

36 Club In Tech - TELEMACO.BERNARD INRIA-Sophia 36 Les piles à combustible


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