Les chiffres de consommation énergétique des installations sont généralement obtenus par des calculs théoriques basés sur les inventaires, les factures d'électricité ou les données d'un système de gestion à distance. Cependant, il est souvent plus difficile de déterminer les performances d'éclairage des installations. Bien que chaque projet d'installation comprenne des calculs de niveaux et d'autres paramètres, ceux-ci ne sont vérifiés qu'à la fin de l'installation lors des tests initiaux, sans suivi continu de ces paramètres dans le temps ou sur l'ensemble de l'installation.
L'obtention de mesures telles que l'éclairement et l'uniformité nécessite généralement des processus relativement complexes, difficiles à mettre en œuvre régulièrement et fréquemment, et dont l'application à toutes les installations est complexe. Autrement dit, si la consommation d'énergie est généralement connue, il n'en va pas de même pour les performances d'éclairage des installations.
Spécificités des mesures embarquées :
Une solution à ce problème consiste à utiliser un véhicule pour effectuer des mesures d’éclairement. Cette méthode accélère la collecte de données, rendant la mesure d’une rue entière aussi simple et rapide que de la parcourir en voiture, ce qui permet d’étudier de vastes zones en un temps relativement court. Autre avantage : les mesures sur la chaussée ne nécessitent aucune perturbation de la circulation, le véhicule pouvant se déplacer librement au sein du trafic.
Cependant, certaines limitations affectent significativement la comparaison entre la méthodologie standard et celle utilisant un véhicule. Bien que des exemples pratiques et une analyse de cette question montrent que les valeurs d’éclairement et d’uniformité obtenues par les méthodes traditionnelles, telles que celles observées dans le cadre de la réglementation sur l’efficacité énergétique, ne soient pas directement comparables, les valeurs moyennes d’éclairement sont suffisamment similaires et les valeurs d’uniformité obtenues constituent une limite inférieure des valeurs réelles.
Le fait que les mesures ne soient pas directement comparables aux méthodes standard n'en diminue pas l'utilité, car elles permettent d'observer les variations d'éclairement et de flux lumineux utile fournies par les luminaires. Autrement dit, l'étude du comportement des mesures dans le temps (entre différentes sessions de mesure effectuées sur différents jours) et le long du trajet (au sein d'une même session de mesure, en fonction de la distance) permet de tirer des conclusions sur le comportement et l'évolution de l'éclairement moyen et de l'uniformité, similaires à celles obtenues par des méthodes manuelles.
De plus, le facteur d'erreur sur l'éclairement moyen, entre les mesures effectuées sur le toit du véhicule et celles effectuées au sol, sera très similaire dans le temps. Par conséquent, lors du calcul du facteur de maintien, qui est le rapport entre l'éclairement moyen initial et l'éclairement moyen actuel, cette erreur s'annulera et le facteur de maintien résultant sera pratiquement identique à celui obtenu par des mesures effectuées au sol.
En résumé, si la mesure de l'éclairement depuis un véhicule ne peut fournir de valeurs absolues directement comparables à celles spécifiées dans la conception de l'installation, elle s'avère utile pour le suivi et l'évaluation des performances de l'installation, l'efficacité des mesures mises en œuvre, l'évolution de l'efficacité énergétique et le coût de la maintenance – le tout de manière beaucoup plus simple, rapide et complète.
Il convient également de noter que, conformément aux réglementations et normes nationales et internationales, la plupart des méthodes de mesure de l'éclairement moyen d'une zone d'éclairage extérieur reposent sur une grille de trois points de mesure transversaux, espacés d'au maximum un mètre, pour N points le long de l'axe longitudinal.
Intégration de différents éléments :
Les systèmes et solutions actuels reposent généralement sur l’intégration de divers composants disponibles sur le marché, à partir desquels un logiciel spécifique est développé.
Ceci implique l’intégration et la synchronisation de plusieurs équipements de différents fabricants, avec les limitations que cela comporte. De plus, si l’un des fabricants modifie ou abandonne un équipement, il faut trouver et intégrer un remplacement. Il en va de même si l’ordinateur utilisé doit être remplacé et que sa version du système d’exploitation est différente. Par conséquent, ces systèmes deviennent souvent des solutions ponctuelles, difficiles à maintenir dans le temps comme un produit standard du marché.
En outre, les limitations de la synchronisation entre les mesures de position et d’éclairement, ainsi que les délais de mise à jour de la position, ont nécessité de limiter la vitesse de lecture du véhicule afin de réduire les erreurs et d’obtenir des mesures à des distances uniformes.
Ainsi, compte tenu de ces éléments, il a été déterminé que les capteurs luxométriques disponibles sur le marché ne répondaient pas aux besoins à un coût acceptable et que la meilleure solution consistait à développer un capteur luxométrique propriétaire avec un capteur de position GPS intégré, ainsi que le logiciel de gestion des données correspondant.
LX-GPS
exige des performances spécifiques, notamment une capacité à reproduire fidèlement le fonctionnement de l'œil humain. Pour ce faire, et en collaboration avec l'UPC (Université Polytechnique de Catalogne), les filtres et le diffuseur nécessaires au capteur ont été définis. Un diffuseur unique, intégrant des filtres, a ainsi été développé afin d'ajuster la courbe V-lambda et la courbe cosinus alpha.
La plage de mesure et la précision constituent un autre critère essentiel, garantissant son utilisation de jour comme de nuit et permettant l'analyse de l'interaction entre l'éclairage artificiel et les conditions météorologiques, comme dans le cas de l'éclairage de tunnels. Le LX-GPS offre ainsi une plage de mesure moyenne de 0 à 50 000 lux et une précision auto-ajustable.
Lors du développement du capteur, il a été décidé que la transmission directe des données à l'ordinateur, sans adaptateur ni convertisseur, serait la solution la plus adaptée. Le capteur intègre donc un convertisseur de signal et fournit les données traitées. De plus, une connexion USB a été choisie pour la transmission directe des données d'éclairement à tout type d'ordinateur Windows (portable, netbook, tablette, etc.). Cette connexion, en plus d'être rapide, permet d'alimenter la sonde en 5 V, éliminant ainsi le besoin de câbles supplémentaires.
Pour résoudre le problème de synchronisation entre le luxmètre et le GPS, ces deux éléments ont été intégrés au sein du capteur LX-GPS (Figure 1). Le luxmètre et le lecteur GPS sont ainsi contrôlés par le même microprocesseur, via une connexion USB unique et un protocole de communication avec l'ordinateur.
Grâce à la mise à jour synchrone et à fréquence ajustable des données d'éclairement et de position, le système offre une incertitude de positionnement moindre que les systèmes à fréquence fixe, ce qui se traduit par une plus grande uniformité dans la distribution des mesures. Ceci permet l'acquisition de données aux vitesses maximales autorisées. De plus
, le besoin d'un système de mesure d'éclairement moyen à trois points en parallèle a été satisfait grâce à un concentrateur de ports USB, et le logiciel a été développé pour enregistrer les mesures d'un à trois capteurs LX-GPS. Ceci améliore la précision globale du système, tant pour l'évaluation de l'éclairement que pour l'estimation de la position. Voir figure 2.
Logiciel LX-GPS :
La fonction principale du module d’acquisition de mesures est de mesurer l’éclairement instantané et la position GPS correspondante. Les mesures sont enregistrées à intervalles réguliers en fonction de la vitesse du véhicule. Ceci garantit des intervalles de mesure constants et évite les surreprésentations de mesures dans certaines zones, ce qui fausserait la valeur moyenne.
Pour faciliter l’acquisition des données, un écran affiche la valeur instantanée, en lux, de chacun des trois capteurs LX-GPS pouvant être utilisés simultanément, ainsi que la valeur moyenne des trois (Figure 3). Des informations complémentaires sont également affichées, telles que la couverture GPS, la position actuelle, le nombre de satellites disponibles, la vitesse du véhicule, la distance parcourue, etc.
Concernant les relevés de position GPS, il est important de noter qu'en cas de perte momentanée de la position (passages souterrains, tunnels, etc.), le système continue l'enregistrement jusqu'à rétablissement de la position. Il interpole ensuite les positions à partir des mesures effectuées.
Lors de la consultation d'une tâche, une représentation graphique de l'éclairement (en lux) et de la distance parcourue (en mètres) s'affiche. Un résumé de la tâche complète, incluant l'éclairement moyen et l'uniformité, est également disponible. Il est possible de sélectionner une zone du graphique ; le système calculera alors les valeurs d'éclairement et d'uniformité pour cette zone et les comparera aux valeurs totales de la
tâche.
Mais nous pouvons non seulement analyser chaque tâche individuellement, mais aussi comparer deux tâches en visualisant leur représentation graphique (Figure 4). Outre l'obtention d'un résumé de l'éclairement et de l'uniformité de chaque tâche, le pourcentage de variation entre les tâches est calculé.
En bref, le capteur LX-GPS est un dispositif spécifiquement conçu pour cette application et destiné à la production en série, garantissant ainsi sa disponibilité et sa rentabilité.
La philosophie du système LX-GPS est d'en faire un outil standard, et non une solution ponctuelle ; il continuera donc d'évoluer et d'améliorer ses capacités. Cela est particulièrement vrai pour le logiciel d'analyse de données, qui intégrera de nouvelles fonctionnalités telles que la visualisation et la cartographie des tâches.
Auteur:
Carlos Sierra Garriga, ETSEIB-UPC ; Rubén Sanz Ciria, ETSEIB-UPC ;
Carlos J. Vives Nebot ; AFEISA
