DISPOSITIF DE MESURE DU NIVEAU D'UN LIQUIDE OU D'UNE SUBSTANCE PULVERULENTE DANS UN CONTENANT. L'invention est relative à un dispositif de mesure du niveau d'un liquide ou d'une substance pulvérulente dans un contenant, en particulier 5 bassin, réservoir, ou puits, sans contact avec le contenu, liquide ou substance pulvérulente. L'invention a pour but surtout, de fournir un dispositif simple à installer et à utiliser, peu coûteux, mais qui assure une bonne précision de la mesure du niveau. ~o Selon l'invention, le dispositif de mesure du niveau d'un liquide ou d'une substance pulvérulente dans un contenant, en particulier bassin, réservoir, ou puits, sans contact avec le contenu, est caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une caméra vidéo placée au-dessus du niveau maximum 15 du contenu et orientée avec son axe optique incliné par rapport à la direction verticale pour donner une image oblique de la surface éclairée du contenu, cette image étant composée de points élémentaires ou pixels, - et des moyens d'analyse des pixels d'une zone déterminée de l'image, ces moyens d'analyse étant propres à assurer une surveillance de 20 l'évolution dans le temps des éclairements des pixels pour déterminer, à partir de cette évolution, une variation du niveau du contenu. De préférence, l'axe optique de la caméra vidéo forme, avec la direction verticale, un angle compris entre 40° et 55°, de préférence égal à, ou voisin de, 45°.DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OF A LIQUID OR A PULVERULENT SUBSTANCE IN A CONTAINER. The invention relates to a device for measuring the level of a liquid or a powdery substance in a container, in particular a tank, tank or well, without contact with the contents, liquid or powdery substance. The invention aims above all to provide a simple device to install and use, inexpensive, but which ensures good accuracy of the level measurement. According to the invention, the device for measuring the level of a liquid or a powdery substance in a container, in particular a basin, reservoir, or well, without contact with the contents, is characterized in that it comprises at least one video camera placed above the maximum level of the content and oriented with its optical axis inclined with respect to the vertical direction to give an oblique image of the illuminated surface of the content, this image being composed of elementary points or pixels, and means for analyzing the pixels of a given zone of the image, these analysis means being able to monitor the evolution over time of the pixel illumination to determine, starting from this evolution, a variation of the level of the content. Preferably, the optical axis of the video camera forms, with the vertical direction, an angle of between 40 ° and 55 °, preferably equal to or close to 45 °.
25 Les moyens d'analyse comprennent des moyens de calcul pour établir des moyennes pondérées d'éclairement de sous-ensembles déterminés de pixels, et la surveillance de l'évolution dans le temps des éclairements est effectuée sur les moyennes pondérées ainsi calculées. Avantageusement, les moyens d'analyse comprennent un ordinateur 30 dans lequel est installé un logiciel d'analyse qui traite les signaux reçus de la caméra vidéo, l'ordinateur fournissant sur une sortie les signaux traités. De préférence, une interface de lissage reçoit les signaux traités par l'ordinateur et en assure un lissage pour donner sur sa sortie un signal 4-20 mA. La caméra vidéo peut être une caméra du commerce, avec une 35 image composée de 740 x 620 pixels. Les moyens d'analyse peuvent être prévus pour ne pas tenir compte d'une variation d'éclairement de l'ensemble des pixels due à une variation de l'intensité de la source lumineuse éclairant la surface du liquide ou de la substance pulvérulente, et pour tenir compte seulement d'une variation d'éclairement des pixels due à une variation de niveau. Le dispositif est soumis à un étalonnage, avec cadencement de 5 l'échelle de niveau selon le site où est installé le dispositif. Dans le cas d'un bassin de décantation contenant en partie supérieure de l'eau claire et, en partie inférieure de la boue, les moyens d'analyse du dispositif de mesure sont avantageusement prévus pour détecter le niveau de l'interface eau claire / boue par évaluation de la variation de ~o l'intensité de gris des pixels de l'image, tandis que le niveau de la surface de l'eau claire est détecté par évaluation de la variation de l'intensité de blanc des pixels. Le dispositif de l'invention peut être utilisé pour la surveillance d'un bassin contenant du liquide, les moyens d'analyse de l'image étant prévus pour 1s détecter une variation d'éclairement d'un groupe prédéterminé de pixels, correspondant à une intrusion humaine ou autre dans le champ de la caméra, notamment dans le cas d'une chute dans le liquide, avec déclenchement d'un signal. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- 20 dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin annexé, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ce dessin : Fig. 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention pour la mesure du niveau de liquide dans un bassin.The analysis means comprise calculation means for establishing weighted illuminance averages of specific subsets of pixels, and the monitoring of the change over time of the illuminations is performed on the weighted averages thus calculated. Advantageously, the analysis means comprise a computer 30 in which analysis software is installed which processes the signals received from the video camera, the computer providing the processed signals on an output. Preferably, a smoothing interface receives the signals processed by the computer and provides a smoothing to give a 4-20 mA signal on its output. The video camera may be a commercial camera, with an image composed of 740 x 620 pixels. The analysis means may be provided so as not to take into account a variation in illumination of the set of pixels due to a variation of the intensity of the light source illuminating the surface of the liquid or of the powdery substance, and to take into account only a variation of illumination of the pixels due to a variation of level. The device is calibrated at a level scale according to the site where the device is installed. In the case of a settling tank containing, in the upper part, clear water and, in the lower part of the sludge, the analysis means of the measuring device are advantageously provided for detecting the level of the clear water interface. mud by evaluating the variation of ~ o the gray intensity of the pixels of the image, while the level of the surface of the clear water is detected by evaluating the variation of the white intensity of the pixels. The device of the invention can be used for monitoring a pool containing liquid, the image analysis means being provided to detect an illumination variation of a predetermined group of pixels, corresponding to a human or other intrusion in the field of the camera, in particular in the case of a fall in the liquid, with triggering of a signal. The invention consists, apart from the arrangements set out above, in a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed hereinafter with reference to an exemplary embodiment described with reference to the appended drawing, but which is in no way limiting. In this drawing: Fig. 1 is a schematic vertical sectional view of a device according to the invention for measuring the level of liquid in a basin.
25 Fig. 2 est un schéma de l'image de la caméra vidéo avec représentation partielle des pixels et Fig. 3 est un schéma synoptique du dispositif de l'invention avec émetteur. En se reportant à Fig. 1 du dessin, on peut voir un dispositif M de 30 mesure du niveau d'un liquide L dans un bassin 1. Le dispositif M comprend une caméra vidéo 2 placée au-dessus du niveau maximum possible du liquide L, par exemple au sommet d'un poteau 3 placé sur un côté du bassin 1. La caméra 2 est orientée de telle sorte que son axe optique X-X soit incliné, par rapport à la direction verticale, d'un angle a 35 pour donner une image oblique de la surface S du liquide. L'angle a entre l'axe optique de la caméra 2 et la direction verticale est compris entre 40° et 55°, et est de préférence égal à, ou voisin de, 45°. L'angle complémentaire f3 entre l'axe optique et la direction horizontale est donc compris entre 35° et 50°. Cette surface S doit être éclairée pour permettre la mesure du niveau de liquide L selon l'invention. L'éclairement de la surface S peut être assuré par la lumière du jour ou, le cas échéant, par des projecteurs (lumière blanche, infrarouge, ...) si l'on souhaite réaliser des mesures de nuit. Fig. 2 illustre schématiquement l'image P fournie par la caméra 2 d'une zone de la surface S. Cette image P est composée de points élémentaires, appelés pixels, situés à l'intersection de lignes et de colonnes orthogonales dont seulement une partie a été représentée. La caméra vidéo 2 ~o est une caméra du commerce avec une image P composée par exemple de 740 x 620 pixels. Dans ces conditions, l'image rectangulaire P comporte, suivant sa grande dimension, 740 pixels par ligne et, suivant sa petite dimension, 620 pixels par colonne. Sur Fig. 2 ont été représentées plusieurs lignes r1, r2... rn et plusieurs colonnes cl, c2... cn. Un pixel est désigné par 1s l'association du numéro de ligne et du numéro de colonne se croisant sur le pixel. Les pixels de la ligne r1 seront ainsi désignés par : r1 c1 ; r1 c2... r1 cn. La caméra vidéo 2 est couplée à des moyens d'analyse A des pixels d'une zone déterminée B de l'image P. Selon l'exemple de Fig. 2, la zone B présente un contour sensiblement elliptique situé dans la zone centrale de 20 l'image P. Le contour de cette zone B est fictif et est déterminé par les moyens d'analyse A. Ces moyens d'analyse A comprennent un ordinateur 4 dans lequel est installé un logiciel d'analyse des signaux fournis par la caméra 2. Le logiciel d'analyse correspond à un algorithme dont l'architecture est prévue pour assurer une surveillance de l'évolution dans le temps des éclairements des 25 pixels r1 c1, r1 c2... de la zone B surveillée, et pour déterminer une variation de niveau du liquide L à partir de cette évolution. Les moyens d'analyse A comprennent une interface de lissage 5 pour lisser les variations du signal dues par exemple à des ondulations, telles que des vaguelettes, de la surface S.Fig. 2 is a diagram of the image of the video camera with partial representation of the pixels and FIG. 3 is a block diagram of the device of the invention with transmitter. Referring to Fig. 1 of the drawing, one can see a device M for measuring the level of a liquid L in a basin 1. The device M comprises a video camera 2 placed above the maximum possible level of the liquid L, for example at the top of a pole 3 placed on one side of the basin 1. The camera 2 is oriented so that its optical axis XX is inclined, with respect to the vertical direction, by an angle α to give an oblique image of the surface S liquid. The angle α between the optical axis of the camera 2 and the vertical direction is between 40 ° and 55 °, and is preferably equal to or close to 45 °. The complementary angle f3 between the optical axis and the horizontal direction is therefore between 35 ° and 50 °. This surface S must be illuminated to allow the measurement of the liquid level L according to the invention. The illumination of the surface S can be ensured by daylight or, if necessary, by projectors (white light, infrared, ...) if it is desired to carry out night measurements. Fig. 2 schematically illustrates the image P provided by the camera 2 of an area of the surface S. This image P is composed of elementary points, called pixels, located at the intersection of orthogonal lines and columns of which only a part has been represented. The video camera 2 ~ o is a commercial camera with a picture P composed for example of 740 x 620 pixels. Under these conditions, the rectangular image P comprises, according to its large size, 740 pixels per line and, depending on its small size, 620 pixels per column. In Fig. 2 have been represented several lines r1, r2 ... rn and several columns cl, c2 ... cn. A pixel is designated by 1s the association of the line number and the column number crossing on the pixel. The pixels of the line r1 will thus be designated by: r1 c1; r1 c2 ... r1 cn. The video camera 2 is coupled to analysis means A of pixels of a determined area B of the image P. According to the example of FIG. 2, the zone B has a substantially elliptical contour located in the central zone of the image P. The contour of this zone B is fictitious and is determined by the analysis means A. These analysis means A comprise a computer 4 in which is installed a software for analyzing the signals provided by the camera 2. The analysis software corresponds to an algorithm whose architecture is designed to monitor the evolution over time of the illuminations of the 25 pixels r1 c1, r1 c2 ... of the monitored zone B, and to determine a change in the level of the liquid L from this evolution. The analysis means A comprise a smoothing interface 5 for smoothing the variations of the signal due for example to undulations, such as ripples, of the surface S.
30 Le dispositif de mesure est étalonné avant mise en service. Le point 0 est déterminé pour un seuil de niveau haut de la surface S, et le point 1 correspond au seuil de niveau bas de la surface S. L'échelle de mesure est cadencée en fonction des besoins de chaque site. Le signal obtenu à la sortie de l'interface 5 est un signal 4-20 mA, 35 avec une dérive du signal ne dépassant pas les 0.2 %. Ce signal est facilement transposable à une unité de contrôle. Une routine d'auto-contrôle de l'étalonnage est prévue au lancement de chaque prise de mesure. Dans le cas d'un bassin de décantation dans lequel une eau claire 6 (Fig. 1) se trouve en partie supérieure, et de la boue 7 se trouve en partie inférieure, le dispositif de mesure permet de suivre le niveau de l'interface 8 entre les deux couches, l'analyse portant sur la différence de couleur dans chaque pixel. Pour la surface supérieure S, l'analyse travaille sur l'intensité (ou niveau) de blanc des pixels, tandis que pour déterminer le niveau de l'interface 8, l'analyse porte sur l'intensité (ou niveau) de gris des pixels. Le dispositif de mesure peut servir, en outre, à surveiller la zone du bassin et à détecter toute intrusion dans cette zone à risque. L'algorithme utilisé dans les moyens d'analyse peut être prévu pour différencier un homme ~o s'introduisant sur le bassin, d'un chien ou d'un chat errant, par sélection d'un sous-ensemble de pixels permettant de différencier les surfaces des images correspondant à ces intrusions. L'algorithme peut également être prévu pour effectuer une analyse dite "de situation" pour le cas où une personne seule tombe dans l'eau du 15 bassin et pour donner une alerte. Ainsi, une application possible du dispositif de mesure consiste en une surveillance de piscines. Le signal d'alerte, sortant de l'interface 5, peut être envoyé directement au responsable du site ou à toute unité de secours via le réseau GSM ou GPRS par l'intermédiaire d'un émetteur 9.The measuring device is calibrated before commissioning. The point 0 is determined for a high level threshold of the surface S, and the point 1 corresponds to the low level threshold of the surface S. The scale of measurement is clocked according to the needs of each site. The signal obtained at the output of the interface 5 is a 4-20 mA signal, with a signal drift not exceeding 0.2%. This signal is easily transposable to a control unit. A calibration self-check routine is provided at the start of each measurement. In the case of a settling basin in which a clear water 6 (Fig. 1) is in the upper part, and sludge 7 is in the lower part, the measuring device makes it possible to follow the level of the interface 8 between the two layers, analyzing the difference in color in each pixel. For the upper surface S, the analysis works on the intensity (or level) of white pixels, while to determine the level of the interface 8, the analysis relates to the intensity (or level) of gray of the pixels. The measuring device can also be used to monitor the basin area and detect any intrusion into this risk area. The algorithm used in the analysis means can be provided to differentiate a man ~ o introducing on the basin, a dog or a stray cat, by selecting a subset of pixels to differentiate the surfaces of the images corresponding to these intrusions. The algorithm may also be provided to perform a so-called "situation" analysis for the case where a single person falls into the pool water and to give an alert. Thus, a possible application of the measuring device consists of swimming pool monitoring. The warning signal, coming out of the interface 5, can be sent directly to the site manager or to any emergency unit via the GSM or GPRS network via a transmitter 9.
20 Dès que la vue de la caméra 2 est altérée, par exemple en raison de poussière ou de boue sur l'objectif, coupure de courant, etc., le dispositif de mesure est prévu pour donner une alerte systématique envoyée au responsable en indiquant que le système est défaillant. La détection d'une intrusion sur le site du bassin surveillé peut être 25 assortie de conditions introduites dans l'algorithme pour distinguer la taille des intrus, par exemple adultes ou enfants. Le dispositif de mesure selon l'invention peut être implanté de manière simple et ne nécessite pratiquement pas d'entretien. Sa durée de vie est élevée. Il est possible d'installer plusieurs caméras pour suivre le niveau du 30 liquide. Le dispositif de mesure, qui ne nécessite pas de contact avec le liquide, est particulièrement intéressant pour surveiller des lixiviats très corrosifs. La précision de la mesure du niveau de la couche supérieure S est relativement élevée, inférieure à 1 %, pratiquement de l'ordre de 0,2 %. La 35 précision de la mesure de l'interface 8 est un peu moins bonne. As soon as the view of the camera 2 is altered, for example due to dust or mud on the lens, power failure, etc., the measuring device is provided to give a systematic warning sent to the person in charge indicating that the system is faulty. The detection of an intrusion on the monitored pond site may be accompanied by conditions introduced in the algorithm to distinguish the size of the intruders, for example adults or children. The measuring device according to the invention can be implanted in a simple manner and requires practically no maintenance. Its lifespan is high. It is possible to install several cameras to track the level of the liquid. The measuring device, which does not require contact with the liquid, is particularly interesting for monitoring highly corrosive leachates. The accuracy of the measurement of the level of the upper layer S is relatively high, less than 1%, almost of the order of 0.2%. The accuracy of the measurement of the interface 8 is a little less good.