Données techniques de l'accélérographe Internet

Tests

Des prototypes de l'accélérographe Internet ont été soumis à des essais exhaustifs sur des tables de vibration au Zentrum für Angewandte Raumfahrt und Mikrogravitation (ZARM) en Allemagne, au Department of Civil Engineering de la University of British Columbia (UBC) à Vancouver, C.-B., ainsi qu'à l'Institut de Recherche d'Hydro-Québec (IREQ) à Varennes, Québec ¹.

Des tests de bruit ont été effectués au Centre géoscientifique du Pacifique à Sidney, C.-B. Dans le cadre de ces tests, on a installé les instruments dans la voûte sismique, construite sur la roche en place, et analysé des données enregistrées pendant une période de calme sismique.

La synchronisation de l'heure est assurée à l'aide du protocole Internet de synchronisation réseau (NTP). L'horloge interne est donc continuellement ajustée selon des sources de synchronisation de grande précision, et l'erreur résiduelle se situe normalement en-dessous de 10 ms.

Déploiement et réseautage

Tous les instruments installés à ce jour sont connectés par l'entremise de lignes d'abonné numérique (DSL) haute vitesse à alimentation continue, par le câble ou à l'aide d'accès directs à Internet dans des écoles, des bureaux ou entrepôts d'entreprises privées, des églises, des hôpitaux ainsi que dans des résidences privées. À cause du trafic extrêmement bas sur le réseau et de l'intégration facile à l'intérieur de divers configurations de réseaux locaux, nos partenaires collaborateurs ont tous été prêts à mettre leurs ressources de réseau à notre disposition. On ne leur demande pas de compétences particulières en ce qui concerne les réseaux informatiques, puisque les instruments s'adaptent à leur réseau local sans exiger aucun changement de la configuration existante.

L'instrument fonctionne à partir d'une plage d'adresses IP privées et d'un routeur traducteur d'adresses réseau (NAT) tout aussi bien qu'à travers un pare-feu contrôlant le trafic. Il accepte l'assignation statique ou dynamique des adresses IP. Les seuls exigences sont l'accès à au moins un serveur temporel Internet ainsi qu'un accès très limité de l'instrument via Internet à un ordinateur hôte particulier au Centre géoscientifique du Pacifique. Des connexions vers l'Internet à partir d'un réseau local sont généralement tolérées même dans des environnements où la sécurité est prioritaire, et les instruments utilisent un canal avec validation et encodage afin d'assurer la sécurité des communications.

Maintenance

Les procédures et configurations utilisées pour communiquer avec un réseau d'instruments se sont jusqu'à date avérées robustes et fiables. Nos communications du réseau pour secousses fortes ont survécu l'épisode du « ver MS-SQL » vers la fin du mois de janvier 2003 en démontrant un rétablissement rapide suite aux interruptions des services Internet. Un contrôle complet des instruments via Internet est possible, incluant l'ajustement des paramètres d'acquisition, la modification des paramètres de déclenchement et même une reconfiguration à distance d'une partie de l'environnement réseau.

À moins de dommages matériels, on s'attend à un fonctionnement des instruments à peu près sans entretien. La batterie de secours sera remplacée à tous les 2 ou 3 ans. Les instruments prototypes fonctionnent depuis plus de deux ans sans interruption ou interférences dans la voûte sismique du Centre géoscientifique du Pacifique. Le premier instrument de production a été installé le 20 novembre 2002 dans la ville de Richmond, et a fonctionné sans interruption depuis.

Le système est muni d'une interface vers une banque de données contenant les emplacements des sites, les personnes à contacter ainsi que des données relatives aux instruments. Des rapports d'état pour chaque instrument sont générés quotidiennement et de façon automatique, et transmis au personnel par courriel. En plus et pour l'usage interne, une carte montrant l'emplacement des instruments ainsi que les informations essentielles sur leur état est générée automatiquement aux heures.

Fonctionnement quotidien

Pendant le fonctionnement normal, chaque instrument recueille et enregistre des données d'accélération à trois composants CC jusqu'à 42 Hz dans une mémoire tampon circulaire d'une capacité d'environ deux journées et demie de données en format MiniSEED. Les données sont assemblées en fichiers de 5 minutes, qui peuvent être récupérés de l'instrument en tout temps. Des données de tous les instruments ou d'un groupe sélectionné d'instruments peuvent être obtenues de façon presque instantanée par une simple demande au système de gestion de réseau au Centre géoscientifique du Pacifique à Sidney, C.-B.

L'instrument calcule en temps réel des flux de données continus d'accélération entre 0,1 Hz et 42 Hz, de vitesse, de translation et d'intensité spectrale ².

Lorsqu'une secousse est constatée, il détermine pendant un certain intervalle de temps configurable les valeurs de crête de ces flux de données.

Ces valeurs sont immédiatement transmises, dans un court message, à un ordinateur au centre de données en tant qu'accélération (peak ground acceleration ou PGA), vitesse (peak ground velocity ou PGV) et translation (peak ground displacement ou PGD) maximales du sol en plus de l'intensité spectrale (spectral intensity ou SI). Elles peuvent ensuite être envoyées par courriel à un groupe d'usagers, ou dans un court message à un groupe de téléphones cellulaires.

Des travaux sont en cours pour utiliser les paramètres de mouvement du sol transmis par les instruments afin de générer une carte des secousses à l'aide des rapports de toutes les stations en temps presque réel ².

Spécifications de l'instrument

• Capteur : Chaque axe est munie de quatre microcircuits intégrés d'accéléromètre ADXL105 iMeMS, montés en parallèle (afin de réduire le bruit et augmenter la linéarité)
• Déviation maximale : +/-3 g (g = 980,6 cm/s2)
• Bruit : 0,5 mg (moyenne quadratique), CC jusqu'à 42 Hz
• Largeur de bande : CC jusqu'à 42 Hz (déterminé par un filtre à réponse impulsionnelle finie à coefficient 151)
• Fréquence d'échantillonnage : 100 échantillonnages par seconde, possibilité de 50, 60, 75, 150, 300.
• Retard total de l'instrument : 685 ms, dû à une implémentation en deux étapes du filtre à réponse impulsionnelle finie.
• Non-linéarité : 0,2 % de la déviation maximale.
• Température de service : -20 à +50 degrés C
• Sensibilité thermique : variations de moins de +/-0,5 % sur l'intervalle de température de service.
• Sensibilité de l'axe transversal : +/-1 %
• Erreur d'alignement : +/-1 degré
• Réglage du zéro : n'est pas requis, pourvu que l'instrument soit installé à niveau.
• Consommation : 8,1 W max. à +9 V jusqu'à +18 V CC, une consommation de 5,7 W est normale lorsque l'accumulateur interne est chargé à fond.
• UPS intégré : assure un fonctionnement de plus de 6 heures à l'aide d'un accumulateur interne au plomb de 6 V.
• Ordinateur : Geode National Semiconductor, 266 MHz, RAM de 128 Mo. Disque à mémorisation instantanée de 32 Mo, optionnellement jusqu'à 512 Mo.
• Système d'exploitation : Linux, Kernel 2.2.16
• Format des données : standard : fichiers miniSEED 5 minutes, possibilité de fichiers de données RSNC 5 minutes CA ou ASCII.
• Précision temporelle : +/-10 ms, à condition d'un accès raisonnable à des serveurs NTP.
• Décalage total des données : 690+/-10 ms, dû à la longueur du filtre à réponse impulsionnelle finie.
• Extraction des données : Via SCP, FTP ou TFTP, le disque RAM de 80 Mo enregistre des données d'environ 2,5 jours.
• Sécurité Internet : protection par mot de passe pour l'accès FTP, accès « secure shell » pour la maintenance.
• Connecteurs : connecteur baïonnette à 10 broches, fibre amorce pour câble avec nœuds de câblage pour RJ45 et l'alimentation en CC, port série DB9 fourni sur le câble d'installation.
• Indicateurs : DEL battement de cœur / diagnostique, DEL d'activité Ethernet.
• Dimensions : boîtier ABS avec couvercle en aluminium, 22 cm x 18 cm x 11 cm de hauteur (8,5 po x 7 po x 4,25 po).
• Montage : le boîtier est boulonné au plancher de la cave à travers la fraisure centrale dans le fond de celui-ci.

Références bibliographiques