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Service de détection des tempêtes : ATSTORM®, système autocompensateur pour une précision sans précédent Aplicaciones Tecnológicas 28/10/2021

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Service de détection des tempêtes : ATSTORM®, système autocompensateur pour une précision sans précédent Aplicaciones Tecnológicas 28/10/2021

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Le système de détection d'orages ATSTORM®, télécommandé par les experts d'Aplicaciones Tecnológicas S.A., utilise la double technologie des capteurs à champ électrostatique et des capteurs à champ électromagnétique. Le balayage de tout capteur environnemental peut être perturbé par tout élément extérieur. La redondance des unités de détection ATSTORM® permet d'obtenir une alarme homogène valable pour toute la zone cible, grâce à l'auto-compensation équilibrée des valeurs obtenues qui garantit une précision exceptionnelle.

La norme IEC 62793:2020 "Protection contre la foudre - Système de détection d'orage "1 traite de la nécessité d'installer un système de détection d'orage pour prévenir les pertes dues à la foudre (pertes ou dommages aux personnes, pertes économiques dues aux dommages aux biens et à l'absence de continuité des services, et pertes et préjudices environnementaux). La norme couvre deux catégories de détecteurs d'orages : les capteurs à champ électromagnétique et les capteurs à champ électrostatique.

Dans les deux cas, il s'agit de capteurs environnementaux dont l'interprétation peut être perturbée par tout élément extérieur, proche ou non, qui n'est pas lié au paramètre à mesurer. Les fabricants doivent donc intégrer les filtres et les méthodes d'installation appropriés pour minimiser ces interférences et augmenter la fiabilité et la précision des mesures. Les capteurs de champs électromagnétiques et électrostatiques utilisés dans les systèmes de détection des orages ne font pas exception. L'installation d'unités de détection redondantes est nécessaire pour garantir le bon fonctionnement des capteurs et peut également servir à améliorer les critères d'alerte en termes d'exactitude et de précision.

Interférences électromagnétiques et électrostatiques dans la détection des orages

Les capteurs basés sur le champ électromagnétique mesurent le rayonnement électromagnétique produit par la foudre, ce qui permet de détecter et de localiser de manière fiable les coups de foudre. Ces capteurs se trouvent généralement dans le cadre de grands réseaux de détection avec des capteurs répartis sur de vastes zones, voire dans le monde entier2. La redondance de leurs unités est nécessaire pour détecter les décharges provenant des orages, en les discriminant des autres rayonnements électromagnétiques présents dans l'environnement, qu'ils soient d'origine naturelle ou anthropique. Les signaux de radiofréquence provenant d'éléments proches (radiocommunications, moteurs électriques, lignes de transport d'énergie, commutation, etc.) peuvent brouiller les relevés et générer de fausses détections. Les capteurs redondants permettent de filtrer tout ce bruit électromagnétique qui n'est pas causé par les orages électriques.

L'excès de signaux dans le spectre électromagnétique nécessite des détecteurs basés sur le champ électromagnétique pour les filtrer afin de discriminer ceux qui sont produits par la foudre.

De plus, les différentes unités redondantes de capteurs à base de champ électromagnétique assurent le fonctionnement global du réseau de détection même si les capteurs d'un certain endroit ne sont pas opérationnels à ce moment-là. La distance entre ces capteurs peut être de 200 à 400 km, de sorte qu'il n'y aura pas toujours des capteurs locaux à un endroit précis, mais qu'ils peuvent être situés sur de longues distances (plus de 200 km).

Contrairement aux détecteurs de champs électromagnétiques, les capteurs de champs électrostatiques sont locaux, c'est-à-dire qu'ils sont situés dans la zone à protéger. Ces capteurs sont basés sur la mesure du champ électrostatique ambiant qui subit une variation ponctuelle de +100-150 V/m à des dizaines de kV/m lorsqu'on passe du beau temps à des conditions orageuses3. Les fausses détections ou l'absence d'alerte des capteurs de champ électrostatique peuvent être dues à des sources de champ électrostatique autres que les nuages d'orage, telles que des nuages de poussière ou des éléments proches qui se chargent statiquement, déformant ou protégeant le champ. Ces éléments proches qui peuvent être chargés statiquement doivent être pris en compte lors de l'installation des capteurs de champ électrostatique pour éviter leur interférence. Dans le cas des nuages de poussière, ils n'émettront une alerte que si le champ qu'ils génèrent est très élevé, une situation dans laquelle des décharges électriques peuvent être générées, comme c'est le cas dans les déserts ou même dans les nuages de cendres des volcans en éruption. Pour cette raison, il n'est pas correct de les considérer comme une fausse alerte. Les sources de bruit électrostatique sont plus petites que celles du bruit électromagnétique, de sorte que les signaux mesurés nécessitent moins de filtrage que dans les détecteurs basés sur le champ électromagnétique. De plus, les fausses alarmes peuvent être évitées en ayant plusieurs unités de détection dans la zone.

Les sources de bruit électrostatique ne sont pas aussi abondantes que celles présentes dans le spectre électromagnétique. Les fausses alarmes sont évitées par la redondance des unités de détection des champs électrostatiques.

Les unités de détection redondantes permettent non seulement d'éviter les fausses alarmes d'orage, mais aussi d'améliorer les performances globales du système et d'augmenter sa précision, comme c'est le cas avec le système expert de détection des orages locaux ATSTORM®.

ATSTORM sistema de detección de tormentas detector protección preventiva contra el rayo exactitud

Système de détection des orages électriques ATSTORM®

Le système expert de détection d'orages locaux ATSTORM® pour la prévention du risque de foudroiement est doté de capteurs combinés de champs électromagnétiques et électrostatiques. Cette double technologie de détection, associée à la connectivité de l'Internet des objets (IoT), en fait le système de détection d'orage le plus complet actuellement disponible, résultat de l'expérience accumulée depuis plus de 15 ans.

Les alertes d'avertissement pour la formation ou l'approche d'un orage dans un rayon de 20 km sont basées exclusivement sur la mesure du champ électrostatique ambiant, la seule mesure préventive forte car elle détecte toutes les phases de l'orage, du stade initial au beau temps, comme défini par la norme CEI 62793:2020. Les capteurs de champ électrostatique sont les seuls capables de déterminer le risque réel de foudroiement avant qu'une décharge ne se produise. Il convient de noter que les capteurs de champ électrostatique d'ATSTORM® sont entièrement électroniques et ne comportent aucune pièce mobile, ce qui constitue un avantage certain par rapport aux autres capteurs conventionnels.

Le système expert ATSTORM® intègre également un capteur électromagnétique qui étend la zone de surveillance jusqu'à un rayon de 40 kilomètres, et un état de pré-alerte peut être défini pour les orages actifs éloignés qui s'approchent de la cible à protéger.

Les capteurs des différentes unités redondantes sont connectés en permanence à Aplicaciones Tecnológicas, où leur signal est traité, surveillé et où des alertes sont envoyées aux clients via de multiples canaux. Le contrôle à distance garantit l'élimination des fausses alarmes, ainsi qu'une grande précision. Toutes les informations collectées et traitées sont fournies de manière centralisée aux clients disposant de plusieurs sites.

L'installation de plusieurs unités de capteurs ATSTORM® dans une zone spécifique fournit une alarme homogène valable pour toute la zone et pas seulement pour le point où les capteurs individuels sont installés, garantissant une précision sans précédent.

Comme c'est le cas pour les réseaux de détecteurs basés sur les champs électromagnétiques et les capteurs de champs électrostatiques, la stratégie d'installation du système ATSTORM® consiste en plusieurs unités de détection, dont le nombre et l'emplacement sont déterminés en fonction du lieu à protéger, en tenant compte de ses dimensions et du calcul du risque. Ces unités de détection redondantes fournissent une alarme cohérente dans toute la zone à protéger, garantissant une précision exceptionnelle grâce à l'autocompensation équilibrée des valeurs mesurées. Comme il est exploité par des experts, le bon fonctionnement du système ATSTORM® est garanti en toute situation, ce qui permet de prendre des décisions objectives en cas de foudre.

Vous pouvez télécharger l'article complet ici.

Pour plus d'informations ou pour réaliser une étude du lieu à protéger, vous pouvez contacter notre équipe en cliquant sur ce lien.

Références

Commission Electrotechnique Internationale (CEI). IEC 62793:2020 Protection contre la foudre - Systèmes d'avertissement d'orage. Norme internationale (2020).

Rakov, V. A. Méthodes électromagnétiques de détection de la foudre. Surv. Geophys. 34, 731-753 (2013).

Martinez-Lozano, M. Medición del campo eléctrico atmosférico en la ciudad de León. Establecimiento de límites para prevención ante la ocurrencia de descargas atmosféricas. (2014) doi:10.13140/2.1.3635.2323.