RECHERCHE & DÉVELOPPEMENT

Réseau de mesure de CO2

Conception et protypage de boîtiers de mesure de CO2 basé sur des capteurs NDIR low-cost moyenne précision

Les capteurs infrarouge non-dispersifs (NDIR) moyenne précision permettent de réaliser des réseaux de mesure dense à moindre coût mais leur intégration nécessite à minima un boitier permettant la gestion de l’air analysé (aspiration et refoulement), la mesure des variables d'influence et l'accès aux données via diverses interfaces de communication.

Cette problématique a été adressée par l'équipe ICOS-ATC au Laboratoire des Sciences du Climats et de l'Environnement (LSCE, UMR8212) pour former des réseaux de mesure stationnaires couvrant de larges zone de métropoles.

Activités menées

Je suis intervenu pour concevoir un boîtier-capteur de CO2 sur la base d'un prototype existant. J'ai réalisé la conception mécanique, le circuit pneumatique, l'électronique, les tests de validation et la configuration du système d'acquisition de données, ainsi que la communication technique avec les différentes parties prenantes (sous-traitants, responsables du déploiement et laboratoires partenaires) puis la documentation du projet.

Méthodologie et outils

Le boitier final a été obtenu par amélioration successive des prototypes selon les retours du terrain, chacun des prototypes étant suffisamment fonctionnel pour être intégré au réseau de mesure. Nous avons également conçu un conteneur en acier étanche avec une partie du matériel auxiliaire afin de faciliter l'installation et protéger les équipements.

Conteneur équipé avec le boitier-capteur à gauche de l'image. Photo de Quentin Plisson.
Conteneur équipé avec le boitier-capteur à gauche de l'image. Photo de Quentin Plisson.

Le système se compose de quatre sous-ensembles : 1) tuyauterie et instrumentation ; 2) traitement des données et interfaces de communication ; 3) alimentation électrique ; et 4) conditionnement mécanique ; ayant chacun fait l'objet de travaux de recherche et développement, puis de validation. Il a fallu notamment mesurer l'impact du circuit pneumatique sur la précision des mesures.

Pour sa fabrication, il utilise un maximum d'éléments standards, avec entre autres, un microprocesseur Raspberry Pi avec shield 4G et des raccords pneumatiques Swagelok. Les éléments sur-mesure comprennent des supports imprimés en 3D, le conteneur en tôlerie et les crépine au niveau de la ligne d'échantillonnage.

Au cours de ce projet, nous avons partagé nos expérimentations avec le laboratoire de chimie atmosphérique de l'UNAM (Universidad Nacional Autónoma de México) en vue de former les mêmes réseaux de mesure à Paris et à Mexico-City.

Résultats

Le système a été déployé avec succès dans les métropoles de Paris avec une pré-série de 12 boîtiers-capteurs à Paris et d'autres à Mexico-City supervisés par l'UNAM. Une documentation complète du projet a permis de pérenniser la technologie développée qui pourra être produite en plus grande série ou améliorée.

Système complet installé sur le toît du LSCE, les lignes d'échantillonages sont disposé en arbre à droite de l'image. Photo de Quentin Plisson.
Système complet installé sur le toît du LSCE, les lignes d'échantillonages sont disposé en arbre à droite de l'image. Photo de Quentin Plisson.

Si vous avez besoin d'aide sur un projet similaire, n'hésitez pas à me contacter.

Par mail :

Sur les réseaux :