Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les câbles électriques sont vecteurs de l'alimentation et de l'information pour les systèmes communicants. Ils sont soumis aux mêmes contraintes et peuvent aussi être affectés par des défauts (court-circuit, rupture, corrosion, usure, etc.). En cas de panne du système, il peut être intéressant de vérifier l'état physique du réseau d'interconnexion filaire avant de changer de coûteux appareils. C'est certain, des systèmes de diagnostic filaire permettraient d'énormes gains de temps et d'argent dans de nombreux domaines tels que les transports, l'énergie, le bâtiment, les infrastructures et les télécommunications.
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Electrical cables transmit power and information to communicating systems. They are subjected to the same constraints and can also be impacted by faults (short circuit, breakage, corrosion, wear, etc.). In the event of a failure of the system, it may be advisable to check the physical state of the wire interconnection network before replacing expensive equipment. Wire diagnosis systems would undoubtedly allow for considerable savings in time and money in a large number of domains such as transportation, energy, construction, infrastructure and telecommunications.
Auteur(s)
-
Fabrice AUZANNEAU : Ingénieur chercheur en intelligence artificielle embarquée au CEA LIST
INTRODUCTION
Les systèmes électroniques modernes reposent encore largement sur des réseaux câblés, pour l’alimentation en énergie ou la transmission de signaux, et ces fonctions requièrent des interconnexions de haute fiabilité. Au début des années 2000, le vieillissement des câbles électriques a été identifié comme un facteur de risque majeur pour les transports aériens. Il en va de même pour de nombreux systèmes critiques pour la sécurité (systèmes dont la défaillance peut causer des blessures aux êtres humains) tels que les transports routiers et ferroviaires, le contrôle des centrales nucléaires, les systèmes médicaux de soins intensifs.
Pour améliorer la fiabilité des réseaux câblés ou pour aider à leur maintenance, il est nécessaire d’en connaître l’état de santé et de pouvoir détecter les éventuels défauts. La méthode de diagnostic la plus prometteuse est la réflectométrie. Basée sur l’injection d’un ou plusieurs signaux de sonde dans le réseau et l’analyse des signaux réfléchis, cette méthode fournit des informations utiles pour la gestion des réseaux. Elle permet notamment de localiser les défauts, afin de cibler la maintenance et de limiter le temps d’immobilisation ou d’arrêt de service.
Elle est adaptée aux réseaux de topologie complexe et à la surveillance en continu du réseau même pendant son fonctionnement, afin de détecter des défauts intermittents, ou de suivre l’évolution de la gravité des défauts pour en effectuer la réparation au moment le plus propice.
Cet article présente les aspects théoriques et pratiques du diagnostic des réseaux filaires et en résume les principaux enjeux.
Domaine : Fiabilité des réseaux de câbles
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Électronique analogique et numérique, radiofréquence, microélectronique
Domaines d’application : Transports, énergie, communication, bâtiment et infrastructures
Principaux acteurs français :
-
Centres de compétence : CEA LIST, Supélec LGEP, INRIA
-
Pôles de compétitivité : SYSTEM@TIC
Autres acteurs dans le monde : Université de l’Utah, WiN-MS, Livewire, Wirescan…
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KEYWORDS
defects | maintenance | electrical cables | wiring interconnection network
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2010 par Fabrice AUZANNEAU
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Présentation
Méthodes de diagnostic
En anglais
1. Contexte
Les câbles sont présents dans tous les systèmes électriques ou électroniques, souvent de manière discrète car ils sont considérés comme peu importants : leur rôle est pourtant fondamental, qu’il s’agisse de l’alimentation électrique ou de la transmission de l’information. Cependant, leur maintenance est souvent négligée et peu de systèmes existent pour fournir un diagnostic rapide et précis de leur état.
Cet article vise à présenter un état de l’art des méthodes et outils pour le diagnostic des réseaux filaires de topologie complexe, leurs avantages, performances et limitations.
1.1 Problématique
Le marché de l’électronique automobile a progressé plus vite que le marché global de l’électronique et beaucoup plus vite que la production réelle de véhicules. La part de l’électronique embarquée dans l’automobile, d’après Strategy Analytics, est passée en moins de 20 ans de 2 % à plus de 20 % du coût de production des voitures. La course actuelle à plus de sécurité et de confort de conduite alliée à la vogue de l’écologie entraîne une augmentation de la part de l’électronique dans l’automobile qui dépasse 25 % en valeur. Le coût des systèmes électroniques embarqués dans une voiture moderne a aujourd’hui dépassé celui de l’acier.
Cette tendance sera tirée par l’avènement des véhicules hybrides et électriques. Cette augmentation de complexité s’accompagne d’un accroissement du nombre de systèmes électroniques (qui a pu atteindre 70 à 80 ces dernières années), du couplage entre les fonctions et de l’augmentation du nombre de câbles.
L’architecture d’interconnexion est un principe fondamental mais aussi un élément souvent oublié. En trente ans, la longueur des câbles embarqués sur une automobile a plus que décuplé, passant de près de 200 à plus de 4 000 m. Dans une voiture moderne, on peut compter jusqu’à 100 capteurs et plus de 1 800 connexions, des chiffres en constante augmentation : on comprend que le réseau d’interconnexion soit aujourd’hui considéré par les constructeurs comme un maillon faible pour les véhicules modernes.
Cet exemple n’est pas isolé. La figure ...
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Contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FURSE (C.), HAUPT (R.) - Down to the wire. - Spectrum, IEEE, 38(2), p. 34-39 (2001).
-
(2) - (*) - Management of life cycle and ageing at nuclear power plants: improved I maintenance. - AIEA, IAEA-TECDOC-1402 (2004).
-
(3) - FURSE (C.), SMITH (P.), LO (C.) - Spread spectrum sensors for critical fault location on live wire networks. - Structural control and health monitoring journal, 12, p. 257-267 (2005).
-
(4) - FLAKE (R.H.) - Advances in test technologies for metal cables. - IEEE ComSOC/SPSoc, Austin, USA (2005).
-
(5) - FURSE (C.), CHUNG (Y.), LO (C.), PENDAYALA (P.) - A critical comparison of reflectometry methods for location of wiring faults. - Journal of Smart Structures and Systems, 2, p. 25-46 (2006).
-
(6) - AUZANNEAU (F.), RAVOT (N.) - Détection...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Des logiciels de simulations numériques de la physique de propagation des ondes électromagnétiques peuvent être utilisés pour modéliser et simuler les performances d’une méthode ou d’un système de réflectométrie.
CST Microwave Studio (éléments finis dans le domaine fréquentiel) http://www.cst.com/Content/Products/MWS/Overview.aspx
Agilent ADS (Advanced Design System) http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=34346/0.00=USlc=eng
ESI CRIPTE (simulation de réseaux multiconducteurs, basée sur la méthode de topologie électromagnétique, développée à l’ONERA) https://www.esi-group.com/fr
HAUT DE PAGE
Université de l’Utah http://www.ece.utah.edu/~cfurse/Center%20of%20Excellence/wiring.htm
Article « Down to the wire » de C. Furse http://spectrum.ieee.org/aerospace/aviation/down-to-the-wire
Diagnostic...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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