ISO 24155:2016
(Main)Hydrometry — Hydrometric data transmission systems — Specification of system requirements
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems — Specification of system requirements
ISO 24155:2016 specifies the technical requirements that should be considered in designing and operating hydrometric data transmission systems (HDTS) and also the necessary functions of those systems. The scope of HDTS is shown in Annex A.
Hydrométrie — Systèmes de transmission des données hydrométriques — Spécification des exigences des systèmes
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 24155
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2014-11-05 2015-02-05
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems —
Specification of system requirements
Hydrométrie — Systèmes de transmission des données hydrométriques — Spécification des exigences des
systèmes
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Definitions . 1
4 Basic requirements . 1
4.1 General . 1
4.2 Objectives of use . 1
4.3 Functional requirements . 1
4.4 Geographical structures . 2
4.5 Time structures . 2
4.6 Installation conditions. 2
4.7 Considerations for designing . 3
5 Functional requirements of system . 4
5.1 General . 4
5.2 Remote telemetry stations . 4
5.3 Telemetry system . 5
5.4 Receiving centre . 6
5.5 System monitoring . 7
5.6 Power supply . 8
6 Operational requirement . 8
6.1 General . 8
6.2 Operation and maintenance manual . 8
6.3 Maintenance . 9
Annex A (informative) Configuration of hydrometric data transmission systems .10
Annex B (informative) Functional block diagram of hydrometric data transmission systems .12
Annex C (informative) Locations of remote telemetry stations .14
Annex D (informative) Interfaces of hydrometric sensors at remote telemetry stations .16
Annex E (informative) Data collection sequence .17
Annex F (informative) Communication links for data transmission .24
Annex G (normative) Design of VHF/UHF radio link .28
Annex H (informative) Network architecture .30
Annex I (informative) Data repeating methods at a relay station .35
Annex J (informative) General power supply for remote telemetry stations .36
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
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International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
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Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/DIS 24155 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 5,
Instruments, equipment and data management.
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ISO/DIS 24155:2014(E)
Introduction
Hydrometric data transmission systems provide data for the day-to-day management of water resources
and for warning and forecasting of floods, droughts and conditions affecting water quality and public
health. The systems transmit data measured at remote telemetry stations to a receiving centre for
further processing.
This standard defines and standardizes the required specifications of hydrometric data transmission
systems. It does not describe the specifications of the equipment and units constituting hydrometric
data transmission systems, but does describe the functional performance that the hydrometric data
transmission systems should provide.
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 24155:2014(E)
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems —
Specification of system requirements
1 Scope
This international standard ISO 24155 specifies the technical requirements that should be considered
in designing and operating hydrometric data transmission systems and also the necessary functions of
those systems.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
ISO 1000, SI units and recommendations for the use of their multiples and of certain other units
ISO/IEC 2382-1, Information technology — Vocabulary — Part 1: Fundamental terms
3 Definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 and ISO/IEC 2382-1 apply.
4 Basic requirements
4.1 General
This clause specifies the general requirements for designing a hydrometric data transmission system
(HDTS).
An HDTS shall be designed to meet the basic requirements, defined hereinafter, taking into consideration
functionality, geographical structures, time structures, installation conditions, reliability, safety,
maintainability and economy. The final system specifications should be determined through the process
of repetitive discussions among technological specialists in hydrological and telecommunications fields.
The conceptual configuration of an HDTS is shown in Annex A.
4.2 Objectives of use
An HDTS shall be designed with a full understanding of the necessity and importance of hydrometric
services for appropriate water management in river basins, such as needed for early warning of high
flood levels, or low flows in ecologically sensitive rivers, in which this system is to be used.
4.3 Functional requirements
The functional requirements for an HDTS are classified into the following:
a) Mandatory requirements: the minimum requirements that an HDTS designer shall comply with
in designing the system. The mandatory requirements include legal requirements, for example, for
the site where the system will be installed, and applicable specifications of various standards.
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b) Optional requirements: the functions and methods of implementing them that an HDTS designer
can select. The optional requirements include the requirements, such as the data collection sequence
and selection of communication links as specified in Clause 5.3.4.
An HDTS should be designed to fully achieve the mandatory functional requirements, and to meet the
optional requirements in full consideration of the user’s requirements and operational purposes of the
system so as to demonstrate the required system functionality.
4.4 Geographical structures
The following geographical structures shall be determined as a fundamental element of HDTS:
a) location(s) of the remote telemetry station(s);
b) location(s) of the receiving centre(s); and
c) location(s) of the relay station(s), if necessary.
A remote telemetry station is located at a selected hydrometric-observation point. Therefore, remote
telemetry stations are distributed over a geographically wide area, including a river basin. Remote
telemetry stations cannot always be located at optimum hydrological sites, and may be relocated to
alternate sites because of geographical problems and difficulties in data transmission.
A receiving centre consists of equipment and receives data from remote telemetry stations for data
processing and display; it is located at a site where data and/or information are needed. Therefore, the
receiving centre will usually be located within the facility of a user organization. In large river basins,
receiving centres may be distributed at user organizations near a hydrometric-observation point.
According to the necessity of the communication medium, a relay station shall be provided in the system.
These geographical structures should be considered not only at the time of designing but also for the
future plans.
4.5 Time structures
Usually, an HDTS is used on a real-time basis. An HDTS has two time domains: the first domain is the
time used in the natural world; the other is the time series in system operation.
The basic property of time in system operation is the time when the hydrometric observation is made at
a gauging point; the gauging intervals and the delay times that are required in data presentation.
Usually, sensors at remote telemetry stations continuously measure hydrological phenomena, but the
data monitored at the receiving centre are sampled in a time series. Therefore, these time characteristics
and their allowable error range should be determined for the purposes of operation. Details are shown
in Annex E.
4.6 Installation conditions
The environmental conditions of the remote telemetry stations may be more severe than those
of telecommunication equipment installed indoors. Therefore, the following conditions should be
considered:
a) temperature range and rate of change;
b) relative humidity range with no condensation;
c) wind velocity;
d) lightning protection;
e) seismic resistance;
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f) damage due to sea wind, dust, and/or corrosive gases;
g) available power supply conditions;
h) equipment damage and access during flooding.
The environmental conditions of the telecommunications and information processing system equipment
to be installed at a receiving centre should also be considered for items a), b), d), e), and g) above. Details
are shown in Annex C.
4.7 Considerations for designing
4.7.1 Reliability
An HDTS is basically designed for continuous operation for its original purpose of use, particularly in
the case of heavy rains and floods. Designers shall consider the reliability of equipment and the entire
system. For the important functions of the system, alternative means or a redundancy of the system
should be provided.
For example, duplicate communication links can be installed to connect important remote telemetry
stations in a gauging area to a receiving centre. A hot-standby system can also be used for the equipment
having important functions. The hydrological data measured by important remote telemetry stations
also can be input to site recorder and the storage term(s) and period should meet the user’s requirements.
4.7.2 Safety
An HDTS shall be designed as a safe (fail-safe) system that can always secure safe system operation in
the case of a malfunction of equipment, faulty operation by a user, or a system failure due to any external
factor. The fail-safe should prevent such problems from spreading over the entire system.
If the malfunction or failure in part of the system or faulty operation by a user is non-critical, the
principal functions of the system should continuously operate because of the importance of hydrometric
observation.
4.7.3 Data permanence
The permanence of hydrometric data should be ensured, since these are stored and used for water
resources management over a long period.
The permanence of the data shall be ensured even if peripheral unit(s) is replaced. In addition, interface
specifications shall be defined for the data transmission system, format and transfer timing between
the sensors to be installed in the pre-stage of an HDTS and the information processing system to be
installed in the post-stage of an HDTS. Data received at the receiving centre should be saved on reliable
storage media.
4.7.4 Maintainability
The HDTS equipment shall be designed to have a composition that is easy to maintain and repair.
The HDTS equipment should be designed so that it is easy to check and replace parts, and so that
inspections and adjustments can be conducted (easily or) conveniently.
Software shall be designed with future maintainability taken into consideration, i.e. for future
modifications and/or future improvements. Documentation shall be provided in order to easily carry
out necessary procedures for the cases when modifications are required.
The HDTS should also include the capability of performing end to end line testing. This will ensure that
what is transmitted by the remote telemetry station is displayed at the receiving centre.
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4.7.5 Operability
Each piece of the equipment shall be designed to allow for simple operation and to prevent unauthorized
access, illegal operation, and unintentional shutoff of the power. An HDTS should be designed to enable
the receiving centre to monitor the operational status of the entire system, identify problems and control
necessary operations.
4.7.6 Economy
An HDTS should be designed to have a good cost performance in terms of required functions and
reliability. The economy of the system should be evaluated considering the entire life cycle cost including
the initial cost and operational cost. An HDTS should allow for future updating or expansion.
5 Functional requirements of system
5.1 General
The functional block diagram of an HDTS is shown in Annex B. The hydrometric data measured at remote
telemetry stations are encoded into a format suitable for transmission at the remote telemetry stations.
Communications are made between the remote telemetry stations and the receiving centre according to
a prescribed collection sequence, transmitting the encoded data from the remote telemetry stations to
the receiving centre. The receiving centre decodes the received data and performs data verification and
processing to disseminate it to users as hydrometric information. An information processing system
may be provided in the stage following this system.
5.2 Remote telemetry stations
5.2.1 General
The principal function of a remote telemetry station is to measure hydrometric data using sensors. This
is a process for collecting data to be input to the system and for monitoring hydrological phenomena that
change with time.
5.2.2 Locations
The locations of remote telemetry stations shall be determined in considering features of communication
link(s) to be introduced as well as hydrological points of view. The possibility of using the sites, the
availability of existing communication links and radio links, the radio propagation conditions (if radio
links are chosen), the lead-in conditions from power sources, and the access roads should also be
considered as important factors for determining the locations. The items that should be investigated in
selecting the sites of remote telemetry stations from the viewpoint of data transmissions are shown in
Annex C.
5.2.3 Data measurements
The measuring conditions for data to be acquired shall be specified based on operational purposes.
The items to be specified are:
a) data type and number of measuring points,
b) range of measurement, effective digits,
c) measurement accuracy and resolution,
d) timing of measurement,
e) input interface (typical interfaces are shown in Annex D),
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f) threshold values for detecting alarms, and
g) other necessary items.
Specifications of sensors and converters are outside the scope of this standard. However, the SI Units
(International System of Units) specified in ISO 1000 shall be used for measurement.
5.2.4 Data processing
In general, the results of data measurements should be transmitted as momentary data without being
processed. However, such input data may be processed for conversion into a form that can be transmitted
at the interfaces with the sensors. For some data and under certain measuring conditions, it may be
effective to calculate the moving average or maximum and minimum values of the data measured at
successive time points at remote telemetry stations and transmit the calculated results. Abnormal data
should be marked or highlighted for further inspection.
In recording and displaying the data measured at remote telemetry stations, the following items should
be considered and decided:
a) storage of multiple data for batch transmission;
b) protection against data loss due to system troubles;
c) provision of displaying raw data, etc. for easy maintenance on site.
The sampling intervals of a data logger should be determined by the balance among its operation
purposes of the logging, the recordable time depending on the recording capacity and intervals of the
logger, the intervals of log collecting and its cost, and the risk of loss of data through natural causes or
vandalism, etc.
5.3 Telemetry system
5.3.1 General
The telemetry system is the core of this HDTS, and its principal function is to transmit the data measured
by sensors at remote telemetry stations to the data processing system at the receiving centre.
5.3.2 Amount and intervals of data transmission
The total amount of data and intervals of data transmission shall be provided for each data transmission
link. The necessary capacity (speed) of a communication link is determined by adding the allowable
transmission delay time to these parameters and also depends on the selected data communication
channel.
5.3.3 Data collection sequence
The data collection sequence that is the fundamental function of the telemetry system shall be
determined. There are various data collection and transmission sequences, such as continuous data
transmission with time, data transmission in certain intervals, and data transmission when the data
reaches certain threshold values.
The method in which the receiving centre polls the remote telemetry stations one after another and
receives the data measured at each polling time may cause time differences in measurement as restricted
by the polling order. On the other hand, the method in which remote telemetry stations measure data at
regular times, temporarily store the data and transmit the data to the receiving centre asynchronously
with the measurements can minimize the delay time in measurements.
The typical methods are shown in Annex E.
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5.3.4 Communication links
There are various types of communication links and communication methods such as wired lines, radio
links, public telecommunication lines, mobile telephone network, Internet and satellite communication
links. The type of communication link and communication method shall be decided by taking into
consideration the communication environment and conditions of use including the amount of information
to be transmitted, transmission speed, reliability of transmission, operating environment, feasibility
and economy, and allowable delay time.
The communication links available for data transmission and their technical outlines are shown in
Annex F. Communication links should be decided through comprehensive evaluation of the following
items:
a) types and functions of communication lines that are provided by telecommunication company in
the area where HDTS is to be installed;
b) possibility (including technical and legal restrictions) of constructing dedicated communication
lines for the telemetry system other than those provided by telecommunication company;
c) required transmission speed calculated from the amount of data that the telemetry system transmits
(amount of data transmissions), sampling intervals, and allowable delay time;
d) required reliability and economy of communication links. Reliability should be considered in event
of disasters and floods, and economy should be considered for the initial cost and life cycle cost.
Usually, exclusive radio communication links are used. In such cases, the frequencies and output
powers are provided by international standards and national laws. Radio communications are usually
available over distances of several tens of kilometres. Relay stations may be needed for longer distances
and/or rugged terrain. Since the quality of radio communication depends on the peripheral conditions,
propagation tests should be made after designing the communication links. A general process of
designing simplex radio links is shown in Annex G.
5.3.5 Network architecture
Networks for interconnecting remote telemetry stations and receiving centres may be configured as
various architectures depending on the locations of the remote telemetry stations and the receiving
centres, the types of communication links to be used, presence of relay stations, etc. Appropriate network
architecture shall be determined with a full understanding of the advantages and disadvantages of
various architectures, such as economy, reliability, and adaptability. Some network architectures for the
telemetry system are shown in Annex H. Data repeating methods at a relay station are shown in Annex I.
5.4 Receiving centre
5.4.1 General
The principal functions of the receiving centre are data collection through telemetry, data verification
and processing, and dissemination of the results to users. Data processing may be conducted by providing
a separate information processing system. In such a case, the details are outside the scope of standard.
5.4.2 Data verification
Data shall be verified to ensure the quality of collected data.
The data verification can be classified into two processes.
— The first is to detect errors in data transmission. This can be performed using parity bit, Cyclic
Redundancy Check (CRC) error detection codes or other methods. These methods may be included
in the communication control procedure.
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— The other process is to examine the properties of hydrometric data, which can be performed using
measured range of sensors, the upper and lower limits of data values, and the rate of change of
measured data. Since most of the threshold values of these items vary depending on types of systems
and/or application forms, the system should be designed to enable threshold values to be specified
and set for individual parameters.
The system will generate a report that identifies potentially spurious data.
5.4.3 Data processing
Data processing in the HDTS are the procedures that generate meaningful hydrological information for
users from the data measured at remote telemetry stations.
Users generally make their decisions based on operational information instead of basic hydrometric
data. Therefore, necessary conversion functions should be incorporated in the real-time environment if
the system is not provided with an information processing system in the post-stage of HDTS.
Parameters for processing, such as the stage-discharge relation, may be modified afterwards. Therefore,
the real-time information that is necessary for decision-making and the information that is stored as
hydrometric records for a long time should be separated within the HDTS.
5.4.4 Data storage
The HDTS shall have a function to store data and information in a memory media on the system.
The data storage in the HDTS should be intended for
— buffering measured data until it is transmitted to an information processing system after the HDTS
— real-time generation of information by combining data at multiple time points, and
— temporary storage of real-time information necessary for decision-making.
Information that will be stored for a long time and used as standards should be stored as a database in
a separate information-processing system from the HDTS.
5.4.5 Data display and printing
The system shall have the functions of displaying and printing out data and information in tables and
graphs. For these functions, there are methods for displaying and printing data immediately after each
data collection and transmission cycle, and methods for outputting a batch of data collected at multiple
sampling times (such as daily) and for outputting information for a specific time as requested by a user.
5.5 System monitoring
5.5.1 General
An HDTS shall be able to record its operational status, to provide a report of this record in order to check
its operational status and to quickly notify users of problems, so that users can identify and remove the
causes of problems, and quickly and appropriately restore the system.
5.5.2 Monitoring of operational status
The system should always be monitored to promptly detect any problems. Such events are usually
transmitted through the HDTS.
The remote telemetry stations are to be installed geographically distributed and operated unmanned.
Therefore, the operational status of the entire system including the remote telemetry stations should be
monitored, and any problems should be detected remotely from the receiving centre.
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The remote telemetry stations should be designed to report the status of telemetry equipment, sensors
and power supplies to the receiving centre. The receiving centre should check the contents of status
reports from remote telemetry stations, inspect for any equipment malfunctions in the receiving centre
and provide notification of potential problems.
5.5.3 Alarming
The contents of status reports and the affected ranges shall be defined to record and report the extent of
malfunctions and related problems. The necessity of troubleshooting should be ranked into two levels.
— “Warning” is used for an alarm that needs a countermeasure.
— “Caution” is used for an alarm that signals a warning level and/or a temporary problem that can
automatically be recovered.
5.6 Power supply
Power supply shall be designed with thorough consideration for stable operation of the system.
Especially, the power supply to remote telemetry stations shall be carefully designed because external
power supply may not be available or stable depending on the installation environment. Typical concepts
of power supply are given below:
a) During ordinary times, an external power supply such as a commercial power line is used to run
the system. In case of external power failure, batteries and other backup power sources are used.
Systems that need a high power capacity and important systems may be backed up with appropriate
generators. The guaranteed backup hours should be determined based on the importance of the
system (usually, several hours to several days).
b) Instead of using external power supply, photovoltaic and/or wind power generation is used. Backup
batteries should also be used if there is a possibility that there may be periods during which
power cannot be generated because the photovoltaic or wind power supply is affected by weather
conditions. The guaranteed backup duration should be determined based on the prevailing weather
conditions at the area where the system will be installed and the importance of the system (usually,
one week to a month).
Details are given in Annex J.
The scale of backup power supply is determined by the electric power required at the load side and the
guaranteed backup duration. The electric power load should be calculated by investigating the necessity
of a backup power supply for each equipment and screening the equipment that needs backup. The
guaranteed duration should be calculated by considering weather conditions, such as annual sunshine
hours and wind conditions, the voltage and frequency fluctuation ranges of commercial power sources,
estimated frequency of power failures, and other possible external factors as well as the importance and
economy of the equipment.
6 Operational requirement
6.1 General
For stable operation of the HDTS, specialists in hydrology and telecommunications technology should
prepare various manuals and standards concerning the management of the system, including its
operation and maintenance.
6.2 Operation and maintenance manual
The data management system should be determined for the whole system, including methods for long-
term data storage and for recovery of data loss as well as ordinary operations. Methods for maintaining
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the system, hardware countermeasures against data errors and system failures, and the methods of
keeping and handling consumables and spare parts in stock should also be determined.
6.3 Maintenance
For stable data acquisition over a long period, the system should have a preventive maintenance schedule.
Preventive maintenance consists of daily inspection, periodical inspection, and exchange of parts. Daily
inspection is to check whether the entire system is normally operating by referring to the printouts or
screen displays at the receiving centre. Periodical inspection consists of checking the system through
visual checks and using testing instruments for preventive maintenance; inspection items differ
depending on the inspection periods. If there are parts that have predefined life cycles, these parts are
changed during periodical inspections.
Remote telemetry stations are usually operated unmanned. It is difficult to inspect such remote
telemetry stations on a daily basis; these stations should be subjected to periodical inspection. The
intervals of periodical inspection (and replacement of parts, if any) vary depending on the equipment
to be installed and the climatic conditions at the sites, but is usually several months, or before and after
the flood season.
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Annex A
(informative)
Configuration of hydrometric data transmission systems
Figure A.1 shows the concept of HDTS configuration.
The HDTS is configured with remote telemetry stations and a receiving centre. The remote telemetry
stations are installed at hydrometric points and the receiving centre is installed at a point needing
hydrometric data and information.
A remote telemetry station basically consists of telemetry equipment and communications equipment, to
which power is supplied from power supply equipment. The telemetry equipment is connected to sensors
that measure hydrometric data, and it communicates with the receiving centre in accordance with a
preset data acquisition sequence. The communications equipment is available in types corresponding to
line types and provides communication functions between the telemetry equipment and the monitoring
equipment at the receiving centre.
The remote telemetry stations are connected to the receiving station via communication links, which
are radio links in many cases, but may be wired lines. If radio links are used, relay stations are deployed
as needed.
The receiving station basically consists of communications equipment and monitoring equipment to
which an operating console and a printer are installed as peripheral equipment. The operating console
is used for various operations to the monitoring equipment and may display data. The monitoring
equipment collects the hydrometric data from remote telemetry stations in a preset collection sequence
and performs data processing, online storage, data display and printing and recording. An information
processing system may be installed in the stage after this system, but this system is out of the scope of
the HDTS.
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Figure A.1 — Configuration of hydrometric data transmission systems
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Annex B
(informative)
Functional block diagram of hydrometric data transmission
systems
Figure B.1 shows the functional block diagram of HDTS. The equipment configuration corresponding to
that shown in Annex A is indicated on both sides of the figure.
A remote telemetry station measures the data via interfaces with sensors and encodes the data in
accordance with control logic, and communicates with the sensors on a collection sequence under
communication control. If the remote telemetry station is required for data display, storage and
processing, the control logic performs it.
The encoded data from each remote telemetry station is transmitted via a communication interface on
a communication link to the receiving centre.
The data from remote telemetry stations is collected at the receiving centre via communication interface.
The receiving centre performs communication on a collection sequence under communication control.
The system control is the core function of HDTS, which performs centralized control of the system
operations such as collection sequence. The received data are decoded and verified. Then, the data are
displayed, stored or further processed.
There may be cases in which data are stored in cloud servers. In such cases, countermeasures against
data security and other risks are to be carefully considered including provision of a standby system
and/or a periodical data backup system.
When the data stored in the database is disclosed to a number of stakeholders, countermeasures should
be taken against data manipulations by unauthorized or unscrupulous users.
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Figure B.1 — Functional block diagram of hydrometric data transmission systems
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Annex C
(informative)
Locations of remote telemetry stations
C.1 Conditions for selecting locations of remote telemetry stations
Examples of the conditions for selecting the locations of remote telemetry stations are given below:
— The land area shall be sufficiently large.
— It shall be possible to obtain the permission of the landowner to use the land or to purchase the land.
— The weather conditions shall not be very different from those of the surrounding areas.
— The sites shall be safe against floods, landslides, vandalism, etc.
— If solar batteries are used, the annual average sunshine duration shall be sufficient and the conditions
of obstacles, such as trees, buildings and mountains, shall not cause the solar batteries to fail.
— If wind power generation is used, a sufficient wind velocity shall be available throughout a year.
— The access to the sites shall be adequate for installation and maintenance.
— If there are possible noise sources (such as factories, high-voltage transmission lines, and heavy
traffic road sections) near the sites, they shall not affect data transmissions.
— There shall be no adverse effects of vibrations, dusts, corrosive gases, etc.
— The routes for transporting equipment shall be available.
— The sites shall be appropriate for the layout and installation of the equipment in terms of the
dimensions and weight, and selected after investigation of those factors.
— The frequency of lightning should be investigated to take adequate countermeasures against
prevention of equipment damage due to lightning surges appearing on the power line, signal lines,
and antenna line, etc.
C.2 Locations for installing radio communications equipment
Examples of the conditions for selecting the locations for installing the radio communications equipment
when very high frequency (VHF)/ultra high frequency (UHF) radio communication links are used, are
given below:
— The degree of interference between neighbouring stations shall be low enough for communications.
— If two or more antennas are installed in close proximity at the same site, the degree of mutual
interference should be sufficiently low. If there is mutual interference, the degree of interference
should be minimized by separating the antennas, inserting filters, etc.
— Radio communication stations for point-to-point communication should be located at elevations as
low as possible through comprehensive evaluation of the radio paths, communication links, terrain
profiles, and conditions of the locations, and should never been located at high points, such as the
tops of mountains except for relay station.
14 © ISO 2014 – All rights reserved
ISO/DIS 24155:2014(E)
— The equipment composition and radio link design should be appropriate in terms of frequency,
transmission method, radio paths and terrain profiles.
— It shall be possible to set up an antenna mast having a height that is estimated from the results of
radio propagation tests.
ISO/DIS 24155:2014(E)
Annex D
(informative)
Interfaces of hydrometric sensors at remote telemetry stations
The interfaces between hydrometric sensors and data transmission systems (telemetry equipment)
should be determined through comprehensive consideration of the properties of measured data,
detection methods of sensors, distances between the sensors and the data transmission system, costs,
affinity with the data transmission system, and universality.
Usually, sensors are determined first, because of using existing sensors or the limited types of sensor
that are physically restricted by the hydrometric data to be measured and the observation sites. In
such cases, interfaces are chosen from the available interfaces for the sensors in considering the above
factors.
General and typical interfaces are:
— Analogue: 0-1V, 1-5V, 4-20 mA, etc.
—
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24155
First edition
2016-02-01
Hydrometry — Hydrometric data
transmission systems — Specification
of system requirements
Hydrométrie — Systèmes de transmission des données
hydrométriques — Spécification des exigences des systèmes
Reference number
©
ISO 2016
© ISO 2016, Published in Switzerland
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Basic requirements . 1
4.1 General . 1
4.2 Objectives of use . 1
4.3 Functional requirements . 1
4.4 Geographical structures . 2
4.5 Time structures . 2
4.6 Installation conditions. 2
4.7 Considerations for designing . 3
4.7.1 Reliability . 3
4.7.2 Safety . 3
4.7.3 Data permanence . 3
4.7.4 Maintainability . 3
4.7.5 Operability . . 4
4.7.6 Economy . 4
5 Functional requirements of system . 4
5.1 General . 4
5.2 Remote telemetry stations . 4
5.2.1 General. 4
5.2.2 Locations . . 4
5.2.3 Data measurements . 4
5.2.4 Data processing . 5
5.3 Telemetry system . 5
5.3.1 General. 5
5.3.2 Amount and intervals of data transmission . 5
5.3.3 Data collection sequence . 5
5.3.4 Communication links . 6
5.3.5 Network architecture . 6
5.4 Receiving centre . 6
5.4.1 General. 6
5.4.2 Data verification . 6
5.4.3 Data processing . 7
5.4.4 Data storage . 7
5.4.5 Data display and printing . 7
5.5 System monitoring . 7
5.5.1 General. 7
5.5.2 Monitoring of operational status . 7
5.5.3 Alarming . 8
5.6 Power supply . 8
6 Operational requirement . 8
6.1 General . 8
6.2 Operation and maintenance manual . 8
6.3 Maintenance . 9
Annex A (informative) Configuration of hydrometric data transmission systems .10
Annex B (informative) Functional block diagram of hydrometric data transmission systems .12
Annex C (informative) Locations of remote telemetry stations .14
Annex D (informative) Interfaces of hydrometric sensors at remote telemetry stations .16
Annex E (informative) Data collection sequence .17
Annex F (informative) Communication links for data transmission .24
Annex G (normative) Design of VHF/UHF radio link .28
Annex H (informative) Network architecture .30
Annex I (informative) Data repeating methods at a relay station .35
Annex J (informative) General power supply for remote telemetry stations .36
iv © ISO 2016 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.
The committee responsible for this document is ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 5,
Instruments, equipment and data management.
This first edition of ISO 24155 cancels and replaces ISO/TS 24155:2007.
Introduction
Hydrometric data transmission systems provide data for the day-to-day management of water
resources and for warning and forecasting of floods, droughts and conditions affecting water quality
and public health. The systems transmit data measured at remote telemetry stations to a receiving
centre for further processing.
This International Standard defines and standardizes the required specifications of hydrometric data
transmission systems. It does not describe the specifications of the equipment and units constituting
hydrometric data transmission systems, but does describe the functional performance that the
hydrometric data transmission systems should provide.
vi © ISO 2016 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 24155:2016(E)
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems —
Specification of system requirements
1 Scope
This International Standard specifies the technical requirements that should be considered in designing
and operating hydrometric data transmission systems (HDTS) and also the necessary functions of
those systems. The scope of HDTS is shown in Annex A.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
ISO 80000-1, Quantities and units — Part 1: General
ISO/IEC 2382, Information technology — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 and ISO/IEC 2382 apply.
4 Basic requirements
4.1 General
This Clause specifies the general requirements for designing an HDTS.
An HDTS shall be designed to meet the basic requirements, defined hereinafter, taking into
consideration functionality, geographical structures, time structures, installation conditions,
reliability, safety, maintainability and economy. The final system specifications should be determined
through the process of repetitive discussions among technological specialists in hydrological and
telecommunications fields.
The conceptual configuration of an HDTS is shown in Annex A.
4.2 Objectives of use
An HDTS shall be designed with a full understanding of the necessity and importance of hydrometric
services for appropriate water management in drainage basins, such as needed for early warning of
high flood levels, or low flows in ecologically sensitive rivers, in which this system is to be used.
4.3 Functional requirements
The functional requirements for an HDTS are classified into the following:
a) Mandatory requirements: the minimum requirements that an HDTS designer shall comply with
in designing the system. The mandatory requirements include legal requirements, for example, for
the site where the system will be installed, and applicable specifications of various standards.
b) Optional requirements: the functions and methods of implementing them that an HDTS designer
can select. The optional requirements include the requirements, such as the data collection
sequence and selection of communication links as specified in 5.3.4.
An HDTS should be designed to fully achieve the mandatory functional requirements, and to meet the
optional requirements in full consideration of the user’s requirements and operational purposes of the
system so as to demonstrate the required system functionality.
4.4 Geographical structures
The following geographical structures shall be determined as a fundamental element of HDTS:
a) location(s) of the remote telemetry station(s);
b) location(s) of the receiving centre(s);
c) location(s) of the relay station(s), if necessary.
A remote telemetry station is located at a selected hydrometric observation point. Therefore, remote
telemetry stations are distributed over a geographically wide area, including a drainage basin. Remote
telemetry stations cannot always be located at optimum hydrological sites, and may be relocated to
alternate sites because of geographical problems and difficulties in data transmission.
A receiving centre consists of equipment that receives data from remote telemetry stations for data
processing and display. It is located at a site where data and/or information are needed. Therefore, the
receiving centre will usually be located within the facility of a user organization. In large drainage basins,
receiving centres may be distributed at user organizations near a hydrometric-observation point.
According to the necessity of the communication medium, a relay station shall be provided in the system.
These geographical structures should be considered not only at the time of designing but also for the
future plans.
4.5 Time structures
Usually, an HDTS is used on a real-time basis. An HDTS has two time domains: the first domain is the
time used in the natural world; the other is the time series in system operation.
The basic property of time in system operation is the time when the hydrometric observation is made
at a gauging point; the gauging intervals and the delay times that are required in data presentation.
Usually, sensors at remote telemetry stations continuously measure hydrological phenomena,
but the data monitored at the receiving centre are sampled in a time series. Therefore, these time
characteristics and their allowable error range should be determined for the purposes of operation.
Details are shown in Annex E.
4.6 Installation conditions
The environmental conditions of the remote telemetry stations may be more severe than those of
telecommunication equipment installed indoors. Therefore, the following conditions should be considered:
a) temperature range and rate of change;
b) relative humidity range with no condensation;
c) wind velocity;
d) lightning protection;
e) seismic resistance;
2 © ISO 2016 – All rights reserved
f) damage due to sea wind, dust, and/or corrosive gases;
g) available power supply conditions;
h) equipment damage and access during flooding.
The environmental conditions of the telecommunications and information processing system
equipment to be installed at a receiving centre should also be considered for items a), b), d), e), and g)
above. Details are shown in Annex C.
4.7 Considerations for designing
4.7.1 Reliability
An HDTS is basically designed for continuous operation for its original purpose of use, particularly in
the case of heavy rains and floods. Designers shall consider the reliability of equipment and the entire
system. For the important functions of the system, alternative means or a redundancy of the system
should be provided.
For example, duplicate communication links can be installed to connect important remote telemetry
stations in a gauging area to a receiving centre. A hot-standby system can also be used for the
equipment having important functions. The hydrological data measured by important remote telemetry
stations also can be input to a site recorder, and the storage term(s) and period should meet the user’s
requirements.
4.7.2 Safety
An HDTS shall be designed as a safe (fail-safe) system that can always secure safe system operation
in the case of a malfunction of equipment, faulty operation by a user, or a system failure due to any
external factor. The fail-safe should prevent such problems from spreading over the entire system.
If the malfunction or failure in part of the system or faulty operation by a user is non-critical, the
principal functions of the system should continuously operate because of the importance of
hydrometric observation.
4.7.3 Data permanence
The permanence of hydrometric data should be ensured, since these are stored and used for water
resources management over a long period.
The permanence of data shall be ensured even if some component(s) of the system is replaced or
changed. In addition, interface specifications shall be defined for the data transmission system, format
and transfer timing between the sensors to be installed in the pre-stage of an HDTS and the information
processing system to be installed in the post-stage of an HDTS. Data received at the receiving centre
should be saved on reliable storage media.
4.7.4 Maintainability
The HDTS equipment shall be designed to have a composition that is easy to maintain and repair.
The HDTS equipment should be designed so that it is easy to check and replace parts, and so that
inspections and adjustments can be conducted (easily or) conveniently.
Software shall be designed with future maintainability taken into consideration, i.e. for future
modifications and/or future improvements. Documentation shall be provided in order to easily carry
out necessary procedures for the cases when modifications are required.
The HDTS should also include the capability of performing line testing between receiving centre (Rc),
via relay station (Rs), and remote telemetry station (Rts).
4.7.5 Operability
Each piece of the equipment shall be designed to allow for simple operation and to prevent unauthorized
access, illegal operation, and unintentional shutoff of the power. An HDTS should be designed to enable
the receiving centre to monitor the operational status of the entire system, identify problems and
control necessary operations.
4.7.6 Economy
An HDTS should be designed to have a good cost performance in terms of required functions and
reliability. The economy of the system should be evaluated considering the entire life cycle cost
including the initial cost and operational cost. An HDTS should allow for future updating or expansion.
5 Functional requirements of system
5.1 General
The functional block diagram of an HDTS is shown in Annex B. The hydrometric data measured at
remote telemetry stations are encoded into a format suitable for transmission at the remote telemetry
stations. Communications are made between the remote telemetry stations and the receiving centre
according to a prescribed collection sequence, transmitting the encoded data from the remote
telemetry stations to the receiving centre. The receiving centre decodes the received data and performs
data verification and processing to disseminate it to users as hydrometric information. An information
processing system may be provided in the stage following this system.
5.2 Remote telemetry stations
5.2.1 General
The principal function of a remote telemetry station is to measure hydrometric data using sensors. This
is a process for collecting data to be input to the system and for monitoring hydrological phenomena
that change with time.
5.2.2 Locations
The locations of remote telemetry stations shall be determined in considering features of
communication link(s) to be introduced as well as hydrological points of view. The possibility of
using the sites, the availability of existing communication links and radio links, the radio propagation
conditions (if radio links are chosen), the lead-in conditions from power sources, and the access
roads should also be considered as important factors for determining the locations. The items that
should be investigated in selecting the sites of remote telemetry stations from the viewpoint of data
transmissions are shown in Annex C.
5.2.3 Data measurements
The measuring conditions for data to be acquired shall be specified based on operational purposes.
The items to be specified are:
a) data type and number of measuring points;
b) range of measurement, effective digits, data value, and units;
c) resolution and accuracy against full scale;
d) timing of measurement;
e) input interface (typical interfaces are shown in Annex D);
4 © ISO 2016 – All rights reserved
f) threshold values for detecting alarms; and
g) other necessary items.
Specifications of sensors and converters are outside the scope of this International Standard. However,
the SI Units (International System of Units) specified in ISO 80000-1 shall be used for measurement.
5.2.4 Data processing
In general, the results of data measurements should be transmitted as momentary data without
being processed. However, such input data may be processed for conversion into a form that can be
transmitted at the interfaces with the sensors. For some data and under certain measuring conditions,
it may be effective to calculate the moving average or maximum and minimum values of the data
measured at successive time points at remote telemetry stations and transmit the calculated results.
Abnormal data should be marked or highlighted for further inspection.
In recording and displaying the data measured at remote telemetry stations, the following items should
be considered and decided:
a) storage of multiple data for batch transmission;
b) protection against data loss due to system troubles;
c) provision of displaying raw data, etc. for easy maintenance on site.
The sampling interval of a data logger should be determined by the balance among the purpose of the
logging data, the recordable time depending on the recording capacity and intervals of the logger, the
intervals of log collecting and associated cost, and the risk of loss of data through natural causes or
vandalism, etc.
5.3 Telemetry system
5.3.1 General
The telemetry system is the core of this HDTS, and its principal function is to transmit the data
measured by sensors at remote telemetry stations to the data processing system at the receiving centre.
5.3.2 Amount and intervals of data transmission
The total amount and intervals of data transmission shall be provided for each data transmission link.
The necessary capacity (speed) of a communication link is determined by the total amount of data,
interval of data transmission, and allowable transmission delay time. The necessary capacity also
depends on the selected data communication channel.
5.3.3 Data collection sequence
The data collection sequence that is the fundamental function of the telemetry system shall be
determined. There are various data collection and transmission sequences, such as continuous data
transmission with time, data transmission in certain intervals, and data transmission when the data
reaches certain threshold values.
If the receiving centre polls remote telemetry stations one after another and receives the data
measurement at each polling time, the actual time of measurement for each station may be different
from each other as per polling order. On the other hand, if remote telemetry stations measure data with
their own time schedule, the delay time in measurements can be minimized.
The typical methods are shown in Annex E.
5.3.4 Communication links
There are various types of communication links and communication methods such as wired lines, radio
links, public telecommunication lines, mobile telephone network, Internet and satellite communication
links. The type of communication link and communication method shall be decided by taking into
consideration the communication environment and conditions of use including the amount of
information to be transmitted, transmission speed, reliability of transmission, operating environment,
feasibility and economy, and allowable delay time.
The communication links available for data transmission and their technical outlines are shown
in Annex F. Communication links should be decided through comprehensive evaluation of the
following items:
a) types and functions of communication lines that are provided by telecommunication company in
the area where HDTS is to be installed;
b) possibility (including technical and legal restrictions) of constructing dedicated communication
lines for the telemetry system other than those provided by telecommunication company;
c) required transmission speed calculated from the amount of data that the telemetry system
transmits (amount of data transmissions), sampling intervals, and allowable delay time;
d) required reliability and economy of communication links. Reliability should be considered in event
of disasters such as floods, and economy should be considered for the initial cost and life cycle cost.
Usually, exclusive radio communication links are used. In such cases, the frequencies and output
powers are provided by international standards and national laws. Radio communications are usually
available over distances of several tens of kilometres. Relay stations may be needed for longer distances
and/or rugged terrain. Since the quality of radio communication depends on the peripheral conditions,
propagation tests should be made after designing the communication links. A general process of
designing simplex radio links is shown in Annex G.
5.3.5 Network architecture
Networks for interconnecting remote telemetry stations and receiving centres may be configured as
various architectures depending on the locations of the remote telemetry stations and the receiving
centres, the types of communication links to be used, presence of relay stations, etc. Appropriate network
architecture shall be determined with a full understanding of the advantages and disadvantages of
various architectures, such as economy, reliability, and adaptability. Some network architectures for the
telemetry system are shown in Annex H. Data repeating methods at a relay station are shown in Annex I.
5.4 Receiving centre
5.4.1 General
The principal functions of the receiving centre are data collection through telemetry, data verification
and processing, and dissemination of the results to users. Data processing may be conducted by
providing a separate information processing system. In such a case, the details are outside the scope of
this International Standard.
5.4.2 Data verification
Data shall be verified to ensure the quality of collected data.
The data verification can be classified into two processes. Both processes should be performed.
— The first is to detect errors in data transmission. This can be performed using parity bit, Cyclic
Redundancy Check (CRC) error detection codes or other methods. These methods may be included
in the communication control procedure.
6 © ISO 2016 – All rights reserved
— The other process is to examine the properties of hydrometric data, which can be performed using
measured range of sensors, the upper and lower limits of data values, and the rate of change of
measured data. Since most of the threshold values of these items vary depending on types of systems
and/or application forms, the system should be designed to enable threshold values to be specified
and set for individual parameters.
The system will generate a report that identifies potentially spurious data.
5.4.3 Data processing
Data processing in the HDTS are the procedures that generate meaningful hydrological information for
users from the data measured at remote telemetry stations.
Users generally make their decisions based on operational information instead of basic hydrometric
data. Therefore, necessary conversion functions, such as accumulation of rainfall or conversion from a
stage observation to a discharge, should be incorporated in the real-time environment if the system is
not provided with an information processing system in the post-stage of HDTS.
Parameters for processing, such as the stage-discharge relation, may be modified afterwards.
Therefore, the real-time information that is necessary for decision-making and the information that is
stored as hydrometric records for a long time should be separated within the HDTS.
5.4.4 Data storage
The HDTS shall have a function to store data and information in a memory media on the system.
The data storage in the HDTS should be intended for
— buffering measured data until it is transmitted to an information processing system after the HDTS
— real-time generation of information by combining data at multiple time points, and
— temporary storage of real-time information necessary for decision-making.
Information that will be stored for a long time and used as standards should be stored as a database in
a separate information-processing system from the HDTS.
5.4.5 Data display and printing
The system shall have the functions of displaying and printing out data and information in tables and
graphs. For these functions, there are methods for displaying and printing data immediately after each
data collection and transmission cycle, and methods for outputting a batch of data collected at multiple
sampling times (such as daily) and for outputting information for a specific time as requested by a user.
5.5 System monitoring
5.5.1 General
An HDTS shall be able to record its operational status, to provide a report of this record in order to
check its operational status and to quickly notify users of problems, so that users can identify and
remove the causes of problems, and quickly and appropriately restore the system.
5.5.2 Monitoring of operational status
The system should always be monitored to promptly detect any problems. Such events are usually
transmitted through the HDTS.
The remote telemetry stations are to be installed geographically distributed and operated unmanned.
Therefore, the operational status of the entire system including the remote telemetry stations should
be monitored, and any problems should be detected remotely from the receiving centre.
The remote telemetry stations should be designed to report the status of telemetry equipment, sensors
and power supplies to the receiving centre. The receiving centre should check the contents of status
reports from remote telemetry stations, inspect for any equipment malfunctions in the receiving centre
and provide notification of potential problems.
5.5.3 Alarming
The contents of status reports and the affected ranges shall be defined to record and report the extent of
malfunctions and related problems. The necessity of troubleshooting should be ranked into two levels.
— “Warning” is used for an alarm that needs a countermeasure.
— “Caution” is used for an alarm that signals a warning level and/or a temporary problem that can
automatically be recovered.
5.6 Power supply
Power supply shall be designed with thorough consideration for stable operation of the system.
Especially, the power supply to remote telemetry stations shall be carefully designed because external
power supply may not be available or stable depending on the installation environment. Typical
concepts of power supply are given below.
a) During ordinary times, an external power supply such as a commercial power line is used to run
the system. In case of external power failure, batteries and other backup power sources are used.
Systems that need a high power capacity and important systems may be backed up with appropriate
generators. The guaranteed backup hours should be determined based on the importance of the
system (usually, several hours to several days).
b) Instead of using external power supply, photovoltaic and/or wind power generation is used. Backup
batteries should also be used if there is a possibility that there may be periods during which
power cannot be generated because the photovoltaic or wind power supply is affected by weather
conditions. The guaranteed backup duration should be determined based on the prevailing weather
conditions at the area where the system will be installed and the importance of the system (usually,
one week to a month).
Details are given in Annex J.
The scale of backup power supply is determined by the electric power required at the load side and the
guaranteed backup duration. The electric power load should be calculated by investigating the necessity
of a backup power supply for each equipment and screening the equipment that needs backup. The
guaranteed duration should be calculated by considering weather conditions, such as annual sunshine
hours and wind conditions, the voltage and frequency fluctuation ranges of commercial power sources,
estimated frequency of power failures, and other possible external factors as well as the importance
and economy of the equipment.
6 Operational requirement
6.1 General
For stable operation of the HDTS, specialists in hydrology and telecommunication technology and other
staff should be trained. The training should be programmed including both lectures and on-site training.
6.2 Operation and maintenance manual
The data management system should be determined for the whole system, including methods for long-
term data storage and for recovery of data loss as well as ordinary operations. Methods for maintaining
the system, hardware countermeasures against data errors and system failures, and the methods of
keeping and handling consumables and spare parts in stock should also be determined.
8 © ISO 2016 – All rights reserved
6.3 Maintenance
For stable data acquisition over a long period, the system should have a preventive maintenance schedule.
Preventive maintenance consists of daily inspection, periodic inspection, and exchange of parts. Daily
inspection is to check whether the entire system is normally operating by referring to the printouts or
screen displays at the receiving centre. Periodic inspection consists of checking the system through
visual checks and using testing instruments for preventive maintenance; inspection items differ
depending on the inspection periods. If there are parts that have predefined life cycles, these parts are
changed during periodic inspections.
Remote telemetry stations are usually operated unmanned. It is difficult to inspect such remote
telemetry stations on a daily basis; these stations should be subjected to periodic inspection. Periodic
inspection (and replacement of parts) is usually made within an interval of several months and/or
before and after the flood season. Revalidation of measuring data should also be checked during the
periodic inspection.
Annex A
(informative)
Configuration of hydrometric data transmission systems
Figure A.1 shows the concept of HDTS configuration.
The HDTS is configured with remote telemetry stations and a receiving centre. The remote telemetry
stations are installed at hydrometric points and the receiving centre is installed at a point needing
hydrometric data and information.
A remote telemetry station basically consists of telemetry equipment and communications equipment,
to which power is supplied from power supply equipment. The telemetry equipment is connected to
sensors that measure hydrometric data, and it communicates with the receiving centre in accordance
with a preset data acquisition sequence. The communications equipment is available in types
corresponding to line types and provides communication functions between the telemetry equipment
and the monitoring equipment at the receiving centre.
The remote telemetry stations are connected to the receiving station via communication links,
which are radio links in many cases, but may be wired lines. If radio links are used, relay stations are
deployed as needed.
The receiving station basically consists of communications equipment and monitoring equipment to which
an operating console and a printer are installed as peripheral equipment. The operating console is used for
various operations to the monitoring equipment and may display data. The monitoring equipment collects
the hydrometric data from remote telemetry stations in a preset collection sequence and performs data
processing, online storage, data display and printing and recording. An information processing system
may be installed in the stage after this system, but this system is out of the scope of the HDTS.
10 © ISO 2016 – All rights reserved
Figure A.1 — Configuration of hydrometric data transmission systems
Annex B
(informative)
Functional block diagram of hydrometric data transmission systems
Figure B.1 shows the functional block diagram of HDTS. The equipment configuration corresponding to
that shown in Annex A is indicated on both sides of the figure.
A remote telemetry station measures the data via interfaces with sensors and encodes the data in
accordance with control logic, and communicates with the sensors on a collection sequence under
communication control. Control logic also performs data display, storage, and processing if they are
required at the remote telemetry station.
The encoded data from each remote telemetry station is transmitted via a communication interface on
a communication link to the receiving centre.
The data from remote telemetry stations is collected at the receiving centre via communication
interface. The receiving centre performs communication on a collection sequence under communication
control. The system control is the core function of HDTS, which performs centralized control of the
system operations such as collection sequence. The received data are decoded and verified. Then, the
data are displayed, stored or further processed.
There may be cases in which data are stored in cloud servers. In such cases, countermeasures against
data security and other risks are to be carefully considered including provision of a standby system
and/or a periodic data backup system.
When the data stored in the database is disclosed to a number of stakeholders, countermeasures should
be taken against data manipulations by unauthorized or unscrupulous users.
12 © ISO 2016 – All rights reserved
Figure B.1 — Functional block diagram of hydrometric data transmission systems
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 24155
ISO/TC 113/SC 5 Secrétariat: ANSI
Début de vote: Vote clos le:
2014-11-05 2015-02-05
Hydrométrie — Systèmes de transmission des données
hydrométriques — Spécification des exigences des systèmes
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems — Specification of system requirements
ICS: 17.120.20
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DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
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LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
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ISO/DIS 24155
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 1
4 Exigences fondamentales . 1
4.1 Généralités . 1
4.2 Objectifs d'utilisation . 1
4.3 Exigences fonctionnelles . 1
4.4 Structures géographiques . 2
4.5 Structures temporelles . 2
4.6 Conditions d'installation . 2
4.7 Aspects liés à la conception . 3
5 Exigences fonctionnelles du système . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Stations de télémesure . 4
5.3 Système de télémesure. 5
5.4 Centre de réception . 6
5.5 Surveillance du système. 7
5.6 Alimentation électrique . 8
6 Exigence de fonctionnement . 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Manuel d'utilisation et de maintenance . 8
6.3 Maintenance (maintenance) . 8
Annexe A (informative) Configuration des systèmes de transmission de données hydrométriques . 10
Annexe B (informative) Schéma fonctionnel des systèmes de transmission de données
hydrométriques . 12
Annexe C (informative) Localisations des stations de télémesure . 14
Annexe D (informative) Interfaces des capteurs hydrométriques dans les stations de télémesure . 16
Annexe E (informative) Séquence de collecte de données . 17
Annexe F (informative) Liaisons de communication dédiées à la transmission de données . 24
Annexe G (normative) Conception d'une liaison radio VHF/UHF . 27
Annexe H (informative) Architecture réseau . 29
Annexe I (informative) Méthodes de répétition de données dans une station relais . 35
Annexe J (informative) Alimentation électrique générale des stations de télémesure . 36
ISO/DIS 24155
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/IEC,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits.
L'ISO/DIS 24155 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, sous-comité SC 5,
Instruments, équipement et gestion des données.
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ISO/DIS 24155
Introduction
Les systèmes de transmission de données hydrométriques fournissent des données concernant la gestion au quotidien
des ressources en eau ainsi que les alertes et prévisions d'inondations, sécheresses et conditions de nature à affecter la
qualité de l'eau et la santé publique. Les systèmes transmettent les données mesurées dans des stations de télémesure à
un centre de réception en vue de leur traitement.
La présente norme définit et normalise les exigences de spécification des systèmes de transmission de données
hydrométriques. Elle ne décrit pas les spécifications des équipements et unités constitutifs des systèmes de transmission
de données hydrométriques, mais présente les performances fonctionnelles recommandées pour ces systèmes.
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 24155
Hydrométrie – Systèmes de transmission des données
hydrométriques – Spécification des exigences des systèmes
1 Domaine d'application
La présente norme internationale ISO 24155 spécifie les exigences techniques qu'il convient de prendre en compte lors
de la conception et de l'exploitation des systèmes de transmission de données hydrométriques, ainsi que les fonctions
nécessaires de ces systèmes.
2 Références normatives
Les documents de référence ci-après sont indispensables à l'application du présent document. Pour les références
datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence
s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
ISO 1000, Unités SI et recommandations pour l'emploi de leurs multiples et de certaines autres unités
ISO/IEC 2382-1, Technologies de l'information — Vocabulaire — Partie 1 : Termes fondamentaux
3 Définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 772 et l'ISO/IEC 2382-1 s'appliquent.
4 Exigences fondamentales
4.1 Généralités
Cet article définit les exigences générales applicables à la conception d'un système de transmission de données
hydrométriques (HDTS).
Un HDTS doit être conçu de manière à satisfaire aux exigences fondamentales définies ci-après, en tenant compte de
certains critères tels que fonctionnalités, structures géographiques, structures temporelles, conditions d'installation,
fiabilité, sécurité, maintenabilité et aspects économiques. Il convient de déterminer les spécifications du système final par
la mise en place de discussions récurrentes entre des spécialistes technologiques des secteurs de l'hydrologie et des
télécommunications.
L'Annexe A illustre la configuration conceptuelle d'un HDTS.
4.2 Objectifs d'utilisation
Lors de la conception d'un HDTS, il est impératif de comprendre la nécessité et l'importance des services hydrométriques
pour garantir une gestion appropriée de l'eau dans les bassins fluviaux, tels que nécessaires pour les alertes précoces de
fortes crues, ou de bas débit dans les cours d'eau sensibles d'un point de vue écologique, où ledit système doit être
utilisé.
4.3 Exigences fonctionnelles
Les exigences fonctionnelles d'un HDTS sont classées comme suit :
a) Exigences obligatoires : exigences minimales que doit respecter le concepteur d'un HDTS
lors de la conception du système. Les exigences obligatoires englobent les exigences légales
(par exemple, celles applicables au site sur lequel le système sera installé) et les spécifications
applicables de différentes normes.
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b) Exigences facultatives : fonctions et méthodes de mise en œuvre laissées à la discrétion du
concepteur d'un HDTS. Les exigences facultatives englobent les exigences portant, par
exemple, sur la séquence de collecte des données et sur le choix de liaisons de
communication, tels que décrits au paragraphe 5.3.4.
Afin de démontrer la fonctionnalité requise du système, il convient de concevoir un HDTS de telle sorte qu'il soit
pleinement conforme aux exigences fonctionnelles obligatoires et qu'il respecte les exigences facultatives, en tenant
compte des exigences de l'utilisateur et des objectifs opérationnels du système.
4.4 Structures géographiques
Les structures géographiques suivantes doivent être considérées comme un élément fondamental d'un HDTS et être
déterminées comme suit :
a) emplacement(s) de la ou des station(s) de télémesure ;
b) emplacement(s) du ou des centre(s) de réception ;
c) emplacement(s) de la ou des station(s) relais, si nécessaire.
Une station de télémesure est située à un point d'observation hydrométrique donné. Les stations de télémesure sont donc
disséminées sur une large zone géographique, comprenant un bassin fluvial. Les stations de télémesure ne peuvent pas
toujours être implantées sur des sites aux conditions hydrologiques optimales, et peuvent être transférées vers d'autres
sites en raison de problèmes géographiques et de difficultés au niveau de la transmission des données.
Un centre de réception est composé d'équipements et reçoit des données en provenance de stations de télémesure en
vue de les traiter et de les afficher ; il est implanté sur un site où les données et/ou informations sont nécessaires. Par
conséquent, le centre de réception est souvent implanté au sein même de l'installation d'un organisme utilisateur. Dans
les grands bassins fluviaux, les centres de réception peuvent être répartis dans les organismes utilisateurs à proximité
d'un point d'observation hydrométrique.
Compte tenu de la nécessité du support de communication, une station relais doit être intégrée au système.
Il convient de tenir compte des structures géographiques non seulement au moment de la conception, mais également
pour les plans futurs.
4.5 Structures temporelles
En général, un HDTS est utilisé sur une base temps réel. Un HDTS possède deux domaines temporels : le premier
domaine correspond au temps utilisé dans le monde naturel ; le second à la série temporelle dans une opération système.
La propriété temporelle fondamentale d'une opération système est le moment où est effectuée l'observation
hydrométrique à un point de mesure ; les intervalles de mesure et les temps de retard nécessaires dans une présentation
de données.
En principe, les capteurs utilisés dans les stations de télémesure servent à mesurer en continu les phénomènes
hydrologiques, mais les données contrôlées au centre de réception sont échantillonnées dans une série temporelle. Il
convient donc de déterminer ces caractéristiques de temps et leur plage d'erreur admissible à des fins opérationnelles.
Les détails sont présentés à l'Annexe E.
4.6 Conditions d'installation
Les conditions environnementales des stations de télémesure peuvent être plus sévères que celles de l'équipement de
télécommunication installé en intérieur. C'est pourquoi il convient de tenir compte des conditions suivantes :
a) plage de températures et taux de variation ;
b) plage d'humidité relative sans condensation ;
c) vitesse du vent ;
d) protection contre la foudre ;
e) résistance sismique ;
f) dommage dû au vent marin, à la poussière et/ou aux gaz corrosifs ;
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g) conditions d'alimentation électrique disponible ;
h) endommagement des équipements et accès à ces équipements en cas d'inondation.
Il convient également de considérer les conditions environnementales des équipements de télécommunication et de
traitement de l'information qui doivent être installés au centre de réception, pour les points a), b), d), e) et g) ci-dessus.
Les détails sont présentés à l'Annexe C.
4.7 Aspects liés à la conception
4.7.1 Fiabilité
Un HDTS est conçu pour fonctionner en continu selon l'usage initialement prévu, en particulier en cas de pluies et
inondations importantes. Les concepteurs doivent considérer la fiabilité de l'équipement et du système dans son
ensemble. Pour les fonctions importantes du système, il convient de prévoir d'autres moyens ou de créer une redondance
du système.
Par exemple, il est possible d'utiliser des liaisons de communication en double afin de connecter les stations de
télémesure importantes dans une zone de mesure à un centre de réception. Il est également possible d'utiliser un
équipement de secours pour relayer les équipements qui jouent un rôle important. Les données hydrologiques mesurées
par des stations de télémesure importantes peuvent également être introduites dans l'enregistreur du site, auquel cas il
convient de les conserver dans des conditions et pendant une période qui satisfassent aux exigences de l'utilisateur.
4.7.2 Sécurité
Un HDTS doit être conçu comme un système sécurisé (à sûreté intégrée) capable de toujours protéger le fonctionnement
du système en cas de dysfonctionnement de l'équipement, d'une mauvaise manipulation de l'utilisateur ou d'une panne du
système imputable à un facteur externe. Il convient que l'équipement à sûreté intégrée empêche de tels problèmes de se
propager à l'ensemble du système.
Si le dysfonctionnement ou la défaillance d'une partie du système, ou encore la mauvaise manipulation par un utilisateur,
ne revêt pas de caractère critique, il convient que les principales fonctions du système fonctionnent en continu étant
donné l'importance de l'observation hydrométrique.
4.7.3 Permanence des données
Il est recommandé d'assurer la permanence des données hydrométriques, dans la mesure où elles sont stockées et
utilisées pour gérer les ressources en eau sur une longue période.
La permanence des données doit être assurée même en cas de remplacement de l'unité ou des unités périphérique(s).
En outre, les spécifications d'interface doivent être définies pour le système de transmission de données, le format et le
déroulement des opérations de transfert entre les capteurs devant être installés en amont d'un HDTS et le système de
traitement de l'information devant être installé en aval d'un HDTS. Il convient d'enregistrer sur un support de stockage
fiable les données reçues au centre de réception.
4.7.4 Maintenabilité
L'équipement HDTS doit être conçu de manière à faciliter toute intervention de maintenance et de réparation.
Il convient de concevoir le HDTS de sorte qu'il soit aisé de vérifier et remplacer ses composants, et qu'il soit (facile ou)
pratique d'effectuer les inspections et réglages requis.
Les logiciels doivent être conçus en tenant compte de leur maintenabilité future, c'est-à-dire des modifications et/ou
améliorations futures. Une documentation doit être fournie afin de faciliter le déroulement des procédures requises lorsque
des modifications s'imposent.
Il convient également que le HDTS intègre une fonction de test de ligne de bout en bout. Cela garantira d'afficher dans le
centre de réception le contenu transmis par la station de télémesure.
4.7.5 Opérabilité
Chaque équipement doit être conçu pour pouvoir fonctionner simplement et pour prévenir tout accès non autorisé,
opération illégale et coupure accidentelle de l'alimentation. Il convient de concevoir le HDTS de sorte qu'il permette au
centre de réception de contrôler l'état opérationnel de l'ensemble du système, d'identifier les problèmes et de contrôler les
opérations nécessaires.
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4.7.6 Économie
Il est recommandé de concevoir le HDTS de telle sorte qu'il affiche des performances de coût satisfaisantes en termes de
fonctions requises et de fiabilité. Il convient d'évaluer l'économie du système en tenant compte du coût sur l'ensemble de
son cycle de vie, y compris le coût initial et le coût d'exploitation. Il convient de pouvoir mettre à jour ou étendre le HDTS
ultérieurement.
5 Exigences fonctionnelles du système
5.1 Généralités
Le schéma fonctionnel d'un HDTS est illustré à l'Annexe B. Les données hydrométriques mesurées dans les stations de
télémesure sont encodées dans un format adapté à une transmission dans les stations de télémesure. Les
communications sont établies entre les stations de télémesure et le centre de réception selon une séquence de collecte
donnée, en transmettant au centre de réception les données encodées dans les stations de télémesure. Le centre de
réception décode les données reçues et procède à la vérification et au traitement des données afin de les disséminer aux
utilisateurs sous forme d'informations hydrométriques. Un système de traitement de l'information peut être prévu en aval
de ce système.
5.2 Stations de télémesure
5.2.1 Généralités
La principale fonction d'une station de télémesure consiste à mesurer les données hydrométriques à l'aide de capteurs.
Ce procédé permet de recueillir les données qui seront introduites dans le système et de surveiller les phénomènes
hydrologiques qui évoluent dans le temps.
5.2.2 Localisations
L'emplacement des stations de télémesure doit être déterminé compte tenu des fonctions de la ou des liaison(s) de
communication devant être introduite(s) ainsi que des considérations d'ordre hydrologique. Pour la détermination des
emplacements, il convient également de tenir compte de la possibilité d'utiliser les sites, de la disponibilité des liaisons de
communications et liaisons radio existantes, des conditions de propagation d'ondes radio (si des liaisons radio sont
utilisées), des conditions de câblage des sources d'alimentation, ainsi que des routes d'accès. L'Annexe C décrit les
éléments qu'il convient d'étudier lors du choix des sites de stations de télémesure en ce qui concerne les transmissions de
données.
5.2.3 Données de mesures
Les conditions de mesure des données à acquérir doivent être spécifiées compte tenu des objectifs opérationnels.
Les éléments suivants doivent être spécifiés :
a) type de données et nombre de points de mesure,
b) plage de mesure, chiffres effectifs,
c) précision de mesure et résolution,
d) périodes de mesure,
e) interface d'entrée (les interfaces types sont illustrées à l'Annexe D),
f) valeurs seuils de la détection des alarmes,
g) autres éléments requis.
Les spécifications des capteurs et convertisseurs ne sont pas couvertes par la présente norme. En revanche, les unités SI
(système international d'unités) spécifiées dans l'ISO 1000 doivent être utilisées pour le relevé des mesures.
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5.2.4 Traitement des données
En règle générale, il est recommandé de transmettre les résultats des données de mesures sous la forme de données
temporaires non traitées. Ces données d'entrée peuvent toutefois être traitées afin d'être converties dans une forme
pouvant être transmise aux interfaces avec les capteurs. Pour certaines données et dans des conditions de mesure
particulières, il peut être judicieux de calculer la moyenne glissante ou les valeurs maximales et minimales des données
mesurées dans des stations de télémesure à des moments successifs, puis de transmettre les résultats calculés. Il
convient de marquer ou signaler les données anormales à des fins d'étude.
Lors de l'enregistrement et de l'affichage des données mesurées dans des stations de télémesure, il convient de
considérer et déterminer les éléments suivants :
a) stockage de données multiples pour une transmission par lot ;
b) protection contre les pertes de données liées à des dysfonctionnements du système ;
c) mise à disposition d'un moyen d'affichage des données brutes, etc. pour faciliter la maintenance
sur site.
Il convient de déterminer les intervalles d'échantillonnage d'un enregistreur de données en mettant dans la balance,
compte tenu de ses objectifs opérationnels, la durée d’enregistrement (qui est fonction de la capacité et des intervalles
d'enregistrement de l'enregistreur), les intervalles et les coûts de collecte des enregistrements, et enfin le risque de perte
de données lié à des causes naturelles ou à des actes de vandalisme, etc.
5.3 Système de télémesure
5.3.1 Généralités
Le système de télémesure, qui est au cœur du HDTS, a pour principale fonction la transmission des données mesurées
par les capteurs dans les stations de télémesure vers le système de traitement des données du centre de réception.
5.3.2 Volume et intervalles de transmission de données
La quantité totale de données et les intervalles de transmission de données doivent être spécifiés pour chaque liaison de
transmission de données. La capacité (vitesse) nécessaire d'une liaison de communication est déterminée par l'ajout du
délai de transmission autorisé à ces paramètres et dépend également du canal de communication de données
sélectionné.
5.3.3 Séquence de collecte de données
La séquence de collecte de données est une fonction essentielle du système de télémesure qui doit être déterminée. Il
existe différentes séquences de collecte et de transmission de données, par exemple transmission de données en continu
avec indication de temps, transmission de données à certains intervalles, ou encore transmission de données une fois
certaines valeurs seuils atteintes.
La méthode utilisée par le centre de réception pour interroger les stations de télémesure l'une après l'autre et réceptionner
les données mesurées à chaque période d'interrogation peut engendrer des différences de temps au niveau des mesures,
selon les restrictions imposées par la séquence d'interrogation. D'un autre côté, la méthode employée par les stations de
télémesure pour mesurer les données à intervalles réguliers, stocker temporairement les données et les transmettre au
centre de réception de manière asynchrone peut minimiser le temps de retard dans les mesures.
Les méthodes types sont décrites à l'Annexe E.
5.3.4 Liaisons de communication
Il existe différents types de liaisons de communication et de méthodes de communication, par exemple lignes câblées,
liaisons radio, lignes de télécommunication publiques, réseau téléphonique mobile, Internet et liaisons de communication
par satellite. Le type de liaison de communication et de méthode de communication doit être déterminé compte tenu de
l'environnement de communication et des conditions d'utilisation, y compris la quantité d'informations à transmettre, la
vitesse de transmission, la fiabilité de transmission, l'environnement d'exploitation, la faisabilité et les aspects
économiques, ainsi que le temps de retard admissible.
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Les liaisons de communication disponibles pour la transmission des données et leurs caractéristiques techniques sont
décrites à l'Annexe F. Il convient de sélectionner les liaisons de communication après avoir soigneusement évalué les
points suivants :
a) types et fonctions des lignes de communication fournies par la société de télécommunication
dans la zone où le HDTS doit être installé ;
b) possibilité (y compris restrictions techniques et légales) de construire des lignes de
communication dédiées pour le système de télémesure autres que celles fournies par la société
de télécommunication ;
c) vitesse de transmission requise calculée à partir de la quantité de données transmise par le
système de télémesure (volume des transmissions de données), des intervalles
d'échantillonnage et du temps de retard admissible ;
d) fiabilité requise et aspects économiques des liaisons de communication. Il convient d'évaluer
les critères de fiabilité en cas de catastrophe et d'inondation, et de tenir compte des aspects
économiques en termes de coût initial et de coût du cycle de vie.
On utilise habituellement des liaisons de communication radio exclusives. Dans ces cas, les fréquences et les puissances
de sortie sont spécifiées par des normes internationales et par la législation nationale. Les communications radio sont
généralement disponibles sur des distances de plusieurs dizaines de kilomètres. Des stations relais peuvent être
nécessaires pour les plus longues distances et/ou pour les terrains accidentés. Étant donné que la qualité de la
communication radio dépend des conditions périphériques, il convient d'effectuer les tests de propagation après
conception des liaisons de communication. L'Annexe G décrit un processus général de conception de liaisons radio
simplex.
5.3.5 Architecture réseau
Les réseaux utilisés pour l'interconnexion des stations de télémesure et des centres de réception peuvent être configurés
avec différentes architectures, en fonction de l'emplacement des stations de télémesure et des centres de réception, des
types de liaisons de communication utilisés, de la présence de stations relais, etc. L'architecture réseau appropriée doit
être déterminée sur la base d'une parfaite compréhension des avantages et inconvénients des différentes architectures,
notamment en termes d'économie, de fiabilité et d'adaptabilité. Certaines architectures réseau disponibles pour le
système de télémesure sont présentées à l'Annexe H. Les méthodes de répétition de données dans une station de relais
sont décrites à l'Annexe I.
5.4 Centre de réception
5.4.1 Généralités
Les principales fonctions du centre de réception consistent à collecter les données par télémesure, à vérifier et traiter les
données, et à communiquer les résultats aux utilisateurs. Le traitement des données peut être effectué par le biais d'un
système de traitement de l'information distinct. Dans ce cas, les détails sont hors du périmètre de la présente norme.
5.4.2 Vérification des données
Les données doivent être vérifiées afin de garantir la qualité des données collectées.
La vérification des données peut être classée en deux processus.
– Le premier consiste à détecter les erreurs au niveau de la transmission des données. Cette
vérification peut être effectuée à l'aide de bits de parité, de codes de vérification à redondance
cyclique (CRC) pour la détection d'erreurs ou d'autres méthodes. Ces méthodes peuvent être
incluses dans la procédure de contrôle des communications.
– L'autre processus consiste à examiner les propriétés des données hydrométriques, par
exemple en utilisant la plage de mesure des capteurs, les limites supérieures et inférieures des
valeurs de données, ainsi que la variation des données mesurées. Étant donné que la majorité
des valeurs seuils de ces éléments varient en fonction des types de systèmes et/ou des formes
d'application, il est recommandé de concevoir le système de manière à pouvoir spécifier et
régler les valeurs seuils pour des paramètres individuels.
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Le système générera un rapport identifiant les données potentiellement erronées.
5.4.3 Traitement des données
Le traitement des données dans le HDTS désigne les procédures utilisées pour générer des informations hydrologiques
pertinentes pour les utilisateurs à partir des données mesurées dans les stations de télémesure.
Les utilisateurs fondent généralement leur décision davantage sur les informations d'exploitation que sur les données
hydrométriques de base. C'est pourquoi il est recommandé d'incorporer les fonctions de conversion dans l'environnement
en temps réel si le système n'est pas doté d'un système de traitement de l'information en aval du HDTS.
Les paramètres de traitement, tels que la relation hauteur-débit, peuvent être modifiés ultérieurement. Par conséquent, il
convient de séparer, dans le HDTS, les informations en temps réel nécessaires à la prise de décision des informations
stockées durablement sous forme d'enregistrements hydrométriques.
5.4.4 Stockage de données
Le HDTS doit intégrer une fonction de stockage des données et informations dans un support mémoire sur le système.
Il convient de concevoir le stockage des données dans le HDTS pour :
– mettre en mémoire tampon les données mesurées jusqu'à leur transmission à un système de
traitement de l'information en aval du HDTS ;
– générer en temps réel des informations en combinant des données à plusieurs points dans le
temps ;
– stocker temporairement les informations en temps réel nécessaires à la prise de décision.
Il convient de stocker les informations appelées à être conservées durablement et à être utilisées comme références sous
la forme d'une base de données hébergée dans un système de traitement de l'information distincts du HDTS.
5.4.5 Affichage et impression des données
Le système doit intégrer des fonctions permettant d'afficher et d'imprimer les données et informations dans des tableaux
et des graphiques. Pour ces fonctions, il existe des méthodes permettant d'afficher et d'imprimer les données
immédiatement après chaque cycle de collecte et de transmission de données, mais également des méthodes permettant
de produire un lot de données collectées à plusieurs temps d'échantillonnage (quotidiennement par exemple) et de
générer des informations pour une période spécifique à la demande d'un utilisateur.
5.5 Surveillance du système
5.5.1 Généralités
Un HDTS doit être capable d'enregistrer son état opérationnel, de générer un rapport de cet enregistrement afin de vérifier
son état opérationnel et d'informer rapidement les utilisateurs de tout problème éventuel, afin qu'ils puissent identifier et
éliminer les causes du problème et restaurer rapidement et correctement le système.
5.5.2 Surveillance de l'état opérationnel
Il convient que le système fasse l'objet d'une surveillance permanente afin de détecter rapidement tout problème éventuel.
Ces événements sont généralement transmis via le HDTS.
Les stations de télémesure doivent être géographiquement éloignées les unes des autres et être exploitées sans
l'intervention de personnel. C'est pourquoi il convient de surveiller l'état opérationnel de l'ensemble du système, y compris
les stations de télémesure, et de détecter tout problème éventuel à distance, depuis le centre de réception.
Il convient de concevoir les stations de télémesure de manière à rendre compte de l'état de l'équipement de télémesure,
des capteurs et des blocs d'alimentation au centre de réception. Il convient que le centre de réception vérifie le contenu
des rapports d'état provenant des stations de télémesure, inspecte tout dysfonctionnement de l'équipement dans le centre
de réception, et génère une alerte pour notifier les problèmes potentiels.
5.5.3 Alarmes
Les contenus des rapports d'état et les plages affectées doivent être définis afin de consigner et signaler l'étendue des
dysfonctionnements et problèmes associés. Il convient de classer en deux niveaux la nécessité de dépannage.
– Le terme « Avertissement » est utilisé pour une alarme nécessitant une contre-mesure.
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– Le terme « Attention » est utilisé pour une alarme signalant un niveau d'avertissement et/ou un
problème temporaire pouvant être automatiquement corrigé.
5.6 Alimentation électrique
L'alimentation électrique doit être conçue en tenant compte de la stabilité de fonctionnement du système. L'alimentation
électrique des stations de télémesure doit être particulièrement bien conçue en raison du risque d'indisponibilité ou
d'instabilité de l'alimentation externe selon l'environnement d'installation. Les concepts types d'alimentation électrique sont
indiqués ci-dessous :
a) En temps ordinaire, une alimentation électrique externe, par exemple une ligne d'alimentation
issue d'un réseau électrique, est utilisée pour faire fonctionner le système. En cas de panne
d'alimentation externe, on utilise des batteries ou d'autres sources d'alimentation de secours.
Les systèmes ayant besoin d'une capacité d'énergie élevée et les systèmes importants peuvent
être accompagnés de générateurs de secours appropriés. Il convient de déterminer la durée
garantie de l'alimentation de secours compte tenu de l'importance du système (en général, de
quelques heures à plusieurs jours).
b) L'énergie photovoltaïque et/ou la génération d'énergie éolienne est utilisée en lieu et place
d'une alimentation externe. Il est également recommandé d'utiliser des batteries de secours s'il
est possible que, pendant certaines périodes, la production d'électricité soit interrompue en
raison de conditions météorologiques affectant l'alimentation en énergie photovoltaïque ou
éolienne. Il convient de déterminer la durée garantie de l'alimentation de secours en tenant
compte des conditions météorologiques prédominantes dans la zone d'installation du système
ainsi que de l'importance du système (généralement, entre une semaine et un mois).
Des détails sont fournis dans l'Annexe J.
L'étendue de l'alimentation électrique de secours est déterminée par la puissance électrique nécessaire côté charge et par
la durée garantie de l'alimentation de secours. Il convient de calculer la charge électrique en évaluant la nécessité d'une
alimentation de secours pour chaque équipement et en analysant les équipements qui ont besoin d'une alimentation de
secours. Il convient de déterminer la durée garantie en tenant compte des conditions météorologiques, telles que les
heures d'ensoleillement annuelles et les conditions de vent, des plages de fluctuation de tension et de fréquence des
réseaux électriques, de la fréquence estimée des pannes d'alimentation ainsi que d'autres facteurs externes possibles,
sans oublier l'importance des équipements et leurs aspects économiques.
6 Exigence de fonctionnement
6.1 Généralités
Pour garantir la stabilité de fonctionnement du HDTS, il convient que les spécialistes de l'hydrologie et des technologies
de télécommunication élaborent divers manuels et normes portant sur la gestion du système, y compris son
fonctionnement et sa maintenance.
6.2 Manuel d'utilisation et de maintenance
Il convient de déterminer le système de gestion des données pour l'ensemble du système, y compris les méthodes de
stockage des données à long terme et de récupération des données en cas de perte ainsi que les opérations ordinaires. Il
est également recommandé de définir les méthodes de maintenance du système, les contre-mesures matérielles contre
les erreurs de données et les pannes du système, ainsi que les méthodes de conservation et de manutention des
consommables et pièces de rechange en stock.
6.3 Maintenance (maintenance)
Pour favoriser une acquisition stable des données sur une longue période, il convient de définir un calendrier de
maintenance préventive pour le système.
ISO/DIS 24155
La maintenance préventive comprend l'inspection quotidienne, l'inspection périodique et le remplacement des pièces.
L'inspection périodique consiste à vérifier que l'ensemble du système fonctionne normalement en se reportant à des
impressions ou à des affichages à l'écran dans le centre de réception. L'inspection périodique consiste à vérifier le
système par la mise en place de contrôles visuels et l'utilisation d'instruments de test à des fins de maintenance
préventive. Les points inspectés varient selon les périodes d'inspection. Les pièces ayant des cycles de vie prédéfinis sont
remplacées au cours des inspections périodiques.
Les stations de télémesure fonctionnent généralement sans la présence de personnel. Il est difficile d'inspecter
quotidiennement ces stations de télémesure, aussi convient-il de les soumettre à des inspections périodiques. Les
intervalles d'inspections périodiques (et de remplacement des pièces, le cas échéant) varient en fonction de l'équipement
à installer et des conditions climatiques locales, mais ils sont généralement de plusieurs mois, ou interviennent avant ou
après la saison des crues.
ISO/DIS 24155
Annexe A (informative)
Configuration des systèmes de transmission de données
hydrométriques
La Figure A.1 illustre le concept de configuration du HDTS.
Le HDTS est configuré avec des stations de télémesure et un centre de réception. Les stations de télémesure sont
installées à des points hydrométriques et le centre de réception est installé à un point nécessitant des données et des
informations hydrométriques.
Une station de télémesure est essentiellement constituée d'équipements de télémesure et d'équipements de
communication, alimentés par des équipements d'alimentation électrique. Les équipements de télémesure sont connectés
aux capteurs qui mesurent les données hydrométriques ; ils communiquent avec le centre de réception selon une
séquence d'acquisition de données prédéfinie. Les équipements de communication se déclinent en différents types
correspondant aux types de lignes et assurent des fonctions de communication entre les équipements de télémesure et
les équipements de surveillance au centre de réception.
Les stations de télémesure sont connectées à la station de réception via des liaisons de communication, sous forme de
liaisons radio dans de nombreux cas, mais parfois aussi de lignes câblées. Si des liaisons radio sont utilisées, des
stations relais sont déployées au besoin.
La station de réception se compose essentiellement d'équipements de communication et d'équipements de surveillance
sur lesquels sont installées une console de commande et une imprimante (équipements périphériques). La console de
commande est utilisée pour diverses opérations sur les équipements de surveillance et peut afficher des données. Les
équipements de surveillance collectent les données hydrométriques dans les stations de télémesure, selon une séquence
de collecte prédéfinie, et assure le traitement, le stockage en ligne, l'affichage, l'impression et l'enregistrement des
données. Un système de traitement de l'information peut être installé en aval de ce système, mais il est en dehors du
périmètre du HDTS.
ISO/DIS 24155
Figure A.1 — Configuration des systèmes de transmission de données hydrométriques
ISO/DIS 24155
Annexe B (informative)
Schéma fonctionnel des systèmes de transmission de données
hydrométriques
La Figure B.1 illustre le schéma fonctionnel d'un HDTS. La configuration des équipements correspondant à celle illustrée
à l'Annexe A est indiquée de chaque côté de la figure.
Une station de télémesure sert à mesurer les données par le biais d'interfaces avec les capteurs et à encoder les données
conformément à la logique de commande. Elle communique avec les capteurs selon une séquence de collecte sous
contrôle de communication. Si la station de télémesure doit afficher, stocker et traiter les données, c'est la logique de
commande qui assure ces fonctions.
Les données encodées à partir de chaque station de télémesure sont transmises au centre de réception via une interface
de communication sur une liaison de communication.
Les données des stations de télémesure sont collectées dans le centre de réception via l'interface de communication. Le
centre de réception assure la communication selon une séquence de collecte sous contrôle de communication. Le
contrôle du système est la fonction essentielle du HDTS, qui assure un contrôle centralisé des opérations, par exemple
pour la séquence de collecte. Les données reçues sont décodées et vérifiées. Les données sont ensuite affichées,
stockées ou traitées.
Il peut arriver que les données soient stockées dans des serveurs en nuage (cloud). Dans ces cas, il est important de
considérer attentivement la mise en place de contre-mesures afin de remédier aux risques de sécurité des données et
autres risques, notamment la mise à d
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 24155
Première édition
2016-02-01
Hydrométrie — Systèmes de
transmission des données
hydrométriques — Spécification des
exigences des systèmes
Hydrometry — Hydrometric data transmission systems —
Specification of system requirements
Numéro de référence
©
ISO 2016
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© ISO 2016, Publié en Suisse
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences fondamentales . 1
4.1 Généralités . 1
4.2 Objectifs d’utilisation . 1
4.3 Exigences fonctionnelles . 2
4.4 Structures géographiques . 2
4.5 Structures temporelles . 2
4.6 Conditions d’installation . 3
4.7 Aspects liés à la conception . 3
4.7.1 Fiabilité . 3
4.7.2 Sécurité . 3
4.7.3 Permanence des données . 3
4.7.4 Maintenabilité . 4
4.7.5 Opérabilité . 4
4.7.6 Aspects économiques . 4
5 Exigences fonctionnelles du système . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Stations de télémesure . 4
5.2.1 Généralités . 4
5.2.2 Emplacements . 5
5.2.3 Données de mesures . 5
5.2.4 Traitement des données . 5
5.3 Système de télémesure . 6
5.3.1 Généralités . 6
5.3.2 Quantité et intervalles de transmission de données . 6
5.3.3 Séquence de collecte de données . 6
5.3.4 Liaisons de communication . 6
5.3.5 Architecture réseau . 7
5.4 Centre de réception . 7
5.4.1 Généralités . 7
5.4.2 Vérification des données . 7
5.4.3 Traitement des données . 7
5.4.4 Stockage de données . 8
5.4.5 Affichage et impression des données . 8
5.5 Surveillance du système. 8
5.5.1 Généralités . 8
5.5.2 Surveillance de l’état opérationnel . 8
5.5.3 Alarmes . 9
5.6 Alimentation électrique . 9
6 Exigence de fonctionnement . 9
6.1 Généralités . 9
6.2 Manuel d’utilisation et de maintenance . 9
6.3 Maintenance .10
Annexe A (informative) Configuration des systèmes de transmission de
données hydrométriques .11
Annexe B (informative) Schéma fonctionnel des systèmes de transmission de
données hydrométriques .13
Annexe C (informative) Emplacements des stations de télémesure .15
Annexe D (informative) Interfaces des capteurs hydrométriques dans les stations
de télémesure .17
Annexe E (informative) Séquence de collecte de données .18
Annexe F (informative) Liaisons de communication dédiées à la transmission de données .25
Annexe G (normative) Conception d’une liaison hertzienne VHF/UHF .29
Annexe H (informative) Architecture réseau .31
Annexe I (informative) Méthodes de répétition de données dans une station relais .36
Annexe J (informative) Alimentation électrique générale des stations de télémesure.37
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer
un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 113, Hydrométrie, sous-comité SC 5,
Instruments, équipement et gestion des données.
Cette première édition de l’ISO 24155 annule et remplace l’ISO/TS 24155:2007.
Introduction
Les systèmes de transmission de données hydrométriques fournissent des données concernant la
gestion au quotidien des ressources en eau ainsi que les alertes et prévisions d’inondations, sécheresses
et conditions ayant une incidence sur la qualité de l’eau et la santé publique. Les systèmes transmettent
les données mesurées dans des stations de télémesure à un centre de réception en vue de leur traitement.
La présente Norme internationale définit et normalise les exigences de spécification des systèmes de
transmission de données hydrométriques. Elle ne décrit pas les spécifications des équipements et unités
constitutifs des systèmes de transmission de données hydrométriques, mais présente les performances
fonctionnelles recommandées pour ces systèmes.
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NORME INTERNATIONALE ISO 24155:2016(F)
Hydrométrie — Systèmes de transmission des données
hydrométriques — Spécification des exigences des systèmes
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les exigences techniques qu’il convient de prendre en compte
lors de la conception et de l’exploitation des systèmes de transmission de données hydrométriques
(HDTS, Hydrometric Data Transmission Systems), ainsi que les fonctions nécessaires de ces systèmes.
L’Annexe A illustre le périmètre d’un HDTS.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
ISO 80000-1, Grandeurs et unités — Partie 1: Généralités
ISO/IEC 2382, Technologies de l’information — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 772 et l’ISO/IEC 2382
s’appliquent.
4 Exigences fondamentales
4.1 Généralités
Le présent article définit les exigences générales applicables à la conception d’un HDTS.
Un HDTS doit être conçu de manière à satisfaire aux exigences fondamentales définies ci-après, en tenant
compte de certains critères tels que fonctionnalités, structures géographiques, structures temporelles,
conditions d’installation, fiabilité, sécurité, maintenabilité et aspects économiques. Il convient de
déterminer les spécifications du système final par la mise en place de discussions récurrentes entre des
spécialistes technologiques des secteurs de l’hydrologie et des télécommunications.
L’Annexe A illustre la configuration conceptuelle d’un HDTS.
4.2 Objectifs d’utilisation
Lors de la conception d’un HDTS, il est impératif de comprendre la nécessité et l’importance des
services hydrométriques pour garantir une gestion appropriée de l’eau dans les bassins versants, telle
que nécessaire pour les alertes précoces de fortes crues, ou de bas débit dans les cours d’eau sensibles
d’un point de vue écologique, où ledit système doit être utilisé.
4.3 Exigences fonctionnelles
Les exigences fonctionnelles d’un HDTS sont classées comme suit:
a) Exigences obligatoires: exigences minimales que doit respecter le concepteur d’un HDTS lors de
la conception du système. Les exigences obligatoires englobent les exigences légales (par exemple,
celles applicables au site sur lequel le système sera installé) et les spécifications applicables de
différentes normes.
b) Exigences facultatives: fonctions et méthodes de mise en œuvre laissées à la discrétion du
concepteur d’un HDTS. Les exigences facultatives englobent les exigences portant, par exemple,
sur la séquence de collecte des données et sur le choix de liaisons de communication, tels que
décrits en 5.3.4.
Afin de démontrer la fonctionnalité requise du système, il convient de concevoir un HDTS de telle sorte
qu’il soit pleinement conforme aux exigences fonctionnelles obligatoires et qu’il respecte les exigences
facultatives, en tenant compte des exigences de l’utilisateur et des objectifs opérationnels du système.
4.4 Structures géographiques
Les structures géographiques suivantes doivent être considérées comme un élément fondamental d’un
HDTS et être déterminées comme suit:
a) emplacement(s) de la ou des station(s) de télémesure;
b) emplacement(s) du ou des centre(s) de réception;
c) emplacement(s) de la ou des station(s) relais, si nécessaire.
Une station de télémesure est située à un point d’observation hydrométrique donné. Les stations de
télémesure sont donc disséminées sur une large zone géographique, comprenant un bassin versant.
Les stations de télémesure ne peuvent pas toujours être implantées sur des sites aux conditions
hydrologiques optimales, et peuvent être transférées vers d’autres sites en raison de problèmes
géographiques et de difficultés au niveau de la transmission des données.
Un centre de réception est composé d’équipements et reçoit des données en provenance de stations
de télémesure en vue de les traiter et de les afficher. Il est implanté sur un site où les données et/ou
informations sont nécessaires. Par conséquent, le centre de réception est souvent implanté au sein
même de l’installation d’un organisme utilisateur. Dans les grands bassins versants, les centres de
réception peuvent être répartis dans les organismes utilisateurs à proximité d’un point d’observation
hydrométrique.
Compte tenu de la nécessité du support de communication, une station relais doit être intégrée au système.
Il convient de tenir compte des structures géographiques non seulement au moment de la conception,
mais également pour les plans futurs.
4.5 Structures temporelles
En général, un HDTS est utilisé sur une base temps réel. Un HDTS possède deux domaines temporels:
le premier domaine correspond au temps utilisé dans le monde naturel; le second à la série temporelle
dans une opération système.
La propriété temporelle fondamentale d’une opération système est le moment où est effectuée
l’observation hydrométrique à un point de mesure; les intervalles de mesure et les temps de retard
nécessaires dans une présentation de données.
En principe, les capteurs utilisés dans les stations de télémesure servent à mesurer en continu les
phénomènes hydrologiques, mais les données contrôlées au centre de réception sont échantillonnées
dans une série temporelle. Il convient donc de déterminer ces caractéristiques de temps et leur plage
d’erreur admissible à des fins opérationnelles. Les détails sont présentés à l’Annexe E.
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4.6 Conditions d’installation
Les conditions environnementales des stations de télémesure peuvent être plus sévères que celles de
l’équipement de télécommunication installé en intérieur. C’est pourquoi il convient de tenir compte des
conditions suivantes:
a) plage de températures et taux de variation;
b) plage d’humidité relative sans condensation;
c) vitesse du vent;
d) protection contre la foudre;
e) résistance sismique;
f) dommage dû au vent marin, à la poussière et/ou aux gaz corrosifs;
g) conditions d’alimentation électrique disponible;
h) dommage aux équipements et accès à ces équipements en cas d’inondation.
Il convient également de considérer les conditions environnementales des équipements de
télécommunication et de traitement de l’information qui doivent être installés au centre de réception,
pour les points a), b), d), e) et g) ci-dessus. Les détails sont présentés à l’Annexe C.
4.7 Aspects liés à la conception
4.7.1 Fiabilité
Un HDTS est conçu pour fonctionner en continu selon l’usage initialement prévu, en particulier en cas
de pluies et inondations importantes. Les concepteurs doivent considérer la fiabilité de l’équipement
et du système dans son ensemble. Pour les fonctions importantes du système, il convient de prévoir
d’autres moyens ou de créer une redondance du système.
Par exemple, il est possible d’utiliser des liaisons de communication en double afin de connecter les
stations de télémesure importantes dans une zone de mesure à un centre de réception. Il est également
possible d’utiliser un équipement de secours pour relayer les équipements qui jouent un rôle important.
Les données hydrologiques mesurées par des stations de télémesure importantes peuvent également
être introduites dans un enregistreur du site, auquel cas il convient de les conserver dans des conditions
et pendant une période qui satisfassent aux exigences de l’utilisateur.
4.7.2 Sécurité
Un HDTS doit être conçu comme un système sécurisé (à sûreté intégrée) en mesure de toujours
garantir le fonctionnement du système en cas de dysfonctionnement de l’équipement, d’une mauvaise
manipulation de l’utilisateur ou d’une panne du système imputable à un facteur externe. Il convient que
l’équipement à sûreté intégrée empêche de tels problèmes de se propager à l’ensemble du système.
Si le dysfonctionnement ou la défaillance d’une partie du système, ou encore la mauvaise manipulation
par un utilisateur, ne revêt pas de caractère critique, il convient que les principales fonctions du système
fonctionnent en continu étant donné l’importance de l’observation hydrométrique.
4.7.3 Permanence des données
Il est recommandé d’assurer la permanence des données hydrométriques, dans la mesure où elles sont
stockées et utilisées pour gérer les ressources en eau sur une longue période.
La permanence des données doit être assurée même en cas de remplacement ou de modification de
certains composants du système. En outre, les spécifications d’interface doivent être définies pour le
système de transmission de données, le format et le déroulement des opérations de transfert entre les
capteurs devant être installés en amont d’un HDTS et le système de traitement de l’information devant
être installé en aval d’un HDTS. Il convient d’enregistrer sur un support de stockage fiable les données
reçues au centre de réception.
4.7.4 Maintenabilité
L’équipement HDTS doit être conçu de manière à faciliter toute intervention de maintenance et de
réparation.
Il convient de concevoir le HDTS de sorte qu’il soit aisé de vérifier et remplacer ses composants, et qu’il
soit (facile ou) pratique d’effectuer les inspections et réglages requis.
Les logiciels doivent être conçus en tenant compte de leur maintenabilité future, c’est-à-dire des
modifications et/ou améliorations futures. Une documentation doit être fournie afin de faciliter le
déroulement des procédures requises lorsque des modifications s’imposent.
Il convient également que le HDTS intègre une fonction de test de ligne entre le centre de réception (Rc),
via la station relais (Rs), et la station de télémesure (Rts).
4.7.5 Opérabilité
Chaque équipement doit être conçu pour pouvoir fonctionner simplement et pour prévenir tout accès
non autorisé, opération illégale et coupure accidentelle de l’alimentation. Il convient de concevoir le
HDTS de sorte qu’il permette au centre de réception de contrôler l’état opérationnel de l’ensemble du
système, d’identifier les problèmes et de contrôler les opérations nécessaires.
4.7.6 Aspects économiques
Il est recommandé de concevoir le HDTS de telle sorte qu’il affiche des performances de coût
satisfaisantes en termes de fonctions requises et de fiabilité. Il convient d’évaluer les aspects
économiques du système en tenant compte du coût sur l’ensemble de son cycle de vie, y compris le coût
initial et le coût d’exploitation. Il convient de pouvoir mettre à jour ou étendre le HDTS ultérieurement.
5 Exigences fonctionnelles du système
5.1 Généralités
Le schéma fonctionnel d’un HDTS est illustré à l’Annexe B. Les données hydrométriques mesurées dans
les stations de télémesure sont encodées dans un format adapté à une transmission dans les stations de
télémesure. Les communications sont établies entre les stations de télémesure et le centre de réception
selon une séquence de collecte donnée, en transmettant au centre de réception les données encodées dans
les stations de télémesure. Le centre de réception décode les données reçues et procède à la vérification
et au traitement des données afin de les communiquer aux utilisateurs sous forme d’informations
hydrométriques. Un système de traitement de l’information peut être fourni en aval de ce système.
5.2 Stations de télémesure
5.2.1 Généralités
La principale fonction d’une station de télémesure consiste à mesurer les données hydrométriques à
l’aide de capteurs. Ce procédé permet de recueillir les données qui seront introduites dans le système et
de surveiller les phénomènes hydrologiques qui évoluent dans le temps.
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5.2.2 Emplacements
L’emplacement des stations de télémesure doit être déterminé compte tenu des fonctions de la ou
des liaison(s) de communication devant être introduite(s) ainsi que des considérations d’ordre
hydrologique. Pour la détermination des emplacements, il convient également de tenir compte de la
possibilité d’utiliser les sites, de la disponibilité des liaisons de communications et liaisons hertziennes
existantes, des conditions de propagation radioélectrique (si des liaisons hertziennes sont utilisées),
des conditions de câblage des sources d’alimentation, ainsi que des routes d’accès. L’Annexe C décrit les
éléments qu’il convient d’étudier lors du choix des sites de stations de télémesure en ce qui concerne les
transmissions de données.
5.2.3 Données de mesures
Les conditions de mesure des données à acquérir doivent être spécifiées compte tenu des objectifs
opérationnels.
Les éléments suivants doivent être spécifiés:
a) type de données et nombre de points de mesure;
b) plage de mesure, chiffres effectifs, valeur des données, et unités;
c) résolution et précision par rapport à la pleine échelle de mesure;
d) périodes de mesure;
e) interface d’entrée (les interfaces typiques sont illustrées à l’Annexe D);
f) valeurs seuils de la détection des alarmes; et
g) autres éléments requis.
Les spécifications des capteurs et convertisseurs ne sont pas couvertes par le domaine d’application de
la présente Norme internationale. En revanche, les unités SI (système international d’unités) spécifiées
dans l’ISO 80000-1 doivent être utilisées pour le relevé des mesures.
5.2.4 Traitement des données
En règle générale, il est recommandé de transmettre les résultats des données de mesures sous la forme
de données temporaires non traitées. Ces données d’entrée peuvent toutefois être traitées afin d’être
converties dans une forme pouvant être transmise aux interfaces avec les capteurs. Pour certaines
données et dans des conditions de mesure particulières, il peut être judicieux de calculer la moyenne
glissante ou les valeurs maximales et minimales des données mesurées dans des stations de télémesure
à des moments successifs, puis de transmettre les résultats calculés. Il convient de marquer ou signaler
les données anormales à des fins d’étude.
Lors de l’enregistrement et de l’affichage des données mesurées dans des stations de télémesure, il
convient de considérer et déterminer les éléments suivants:
a) stockage de données multiples pour une transmission par lot;
b) protection contre les pertes de données liées à des dysfonctionnements du système;
c) mise à disposition d’un moyen d’affichage des données brutes, etc. pour faciliter la maintenance sur
site.
Il convient de déterminer l’intervalle d’échantillonnage d’un enregistreur de données en mettant dans
la balance, compte tenu de l’usage qui sera fait des données enregistrées, la durée d’enregistrement (qui
est fonction de la capacité et des intervalles d’enregistrement de l’enregistreur), les intervalles et les
coûts de collecte des enregistrements, et enfin le risque de perte de données lié à des causes naturelles
ou à des actes de vandalisme, etc.
5.3 Système de télémesure
5.3.1 Généralités
Le système de télémesure, qui est au cœur du HDTS, a pour principale fonction la transmission des
données mesurées par les capteurs dans les stations de télémesure vers le système de traitement de
données du centre de réception.
5.3.2 Quantité et intervalles de transmission de données
La quantité totale et les intervalles de transmission de données doivent être spécifiés pour chaque
liaison de transmission de données. La capacité (vitesse) nécessaire d’une liaison de communication
est déterminée par la quantité totale de données, l’intervalle de transmission des données et par le
temps de retard de transmission admissible. Elle dépend également du canal de communication de
données sélectionné.
5.3.3 Séquence de collecte de données
La séquence de collecte de données est une fonction essentielle du système de télémesure qui doit être
déterminée. Il existe différentes séquences de collecte et de transmission de données, par exemple
transmission de données en continu avec indication de temps, transmission de données à certains
intervalles, ou encore transmission de données une fois certaines valeurs seuils atteintes.
Si le centre de réception interroge les stations de télémesure l’une après l’autre et réceptionne les
données de mesures à chaque période d’interrogation, l’instant de mesure effectif peut différer d’une
station à l’autre, selon la séquence d’interrogation. D’un autre côté, si les stations de télémesure
mesurent les données selon leurs propres intervalles programmés, cela peut réduire le temps de retard
dans les mesures.
Les méthodes types sont décrites à l’Annexe E.
5.3.4 Liaisons de communication
Il existe différents types de liaisons de communication et de méthodes de communication, par exemple
lignes câblées, liaisons hertziennes, lignes de télécommunication publiques, réseau téléphonique mobile,
Internet et liaisons de communication par satellite. Le type de liaison de communication et de méthode
de communication doit être déterminé compte tenu de l’environnement de communication et des
conditions d’utilisation, y compris la quantité d’informations à transmettre, la vitesse de transmission,
la fiabilité de transmission, l’environnement d’exploitation, la faisabilité et les aspects économiques,
ainsi que le temps de retard admissible.
Les liaisons de communication disponibles pour la transmission des données et leurs caractéristiques
techniques sont décrites à l’Annexe F. Il convient de sélectionner les liaisons de communication après
avoir soigneusement évalué les points suivants:
a) types et fonctions des lignes de communication fournies par la société de télécommunication dans
la zone où le HDTS doit être installé;
b) possibilité (y compris restrictions techniques et légales) de construire des lignes de
communication dédiées pour le système de télémesure autres que celles fournies par la société de
télécommunication;
c) vitesse de transmission requise calculée à partir de la quantité de données transmise par le
système de télémesure (volume des transmissions de données), des intervalles d’échantillonnage et
du temps de retard admissible;
d) fiabilité requise et aspects économiques des liaisons de communication. Il convient d’évaluer
les critères de fiabilité en cas de catastrophes, telles que des inondations, et de tenir compte des
aspects économiques en termes de coût initial et de coût du cycle de vie.
6 © ISO 2016 – Tous droits réservés
On utilise habituellement des liaisons de radiocommunication exclusives. Dans ces cas, les fréquences
et les puissances de sortie sont spécifiées par des normes internationales et par la législation nationale.
Les radiocommunications sont généralement disponibles sur des distances de plusieurs dizaines de
kilomètres. Des stations relais peuvent être nécessaires pour les plus longues distances et/ou pour
les terrains accidentés. Étant donné que la qualité de la radiocommunication dépend des conditions
périphériques, il convient d’effectuer les tests de propagation après conception des liaisons de
communication. L’Annexe G décrit un processus général de conception de liaisons hertziennes simplex.
5.3.5 Architecture réseau
Les réseaux utilisés pour l’interconnexion des stations de télémesure et des centres de réception
peuvent être configurés avec différentes architectures, en fonction de l’emplacement des stations de
télémesure et des centres de réception, des types de liaisons de communication utilisés, de la présence
de stations relais, etc. L’architecture réseau appropriée doit être déterminée sur la base d’une parfaite
compréhension des avantages et inconvénients des différentes architectures, notamment en termes
d’aspects économiques, de fiabilité et d’adaptabilité. Certaines architectures réseau disponibles pour le
système de télémesure sont présentées à l’Annexe H. Les méthodes de répétition de données dans une
station relais sont décrites à l’Annexe I.
5.4 Centre de réception
5.4.1 Généralités
Les principales fonctions du centre de réception consistent à collecter les données par télémesure,
à vérifier et traiter les données, et à communiquer les résultats aux utilisateurs. Le traitement des
données peut être effectué par le biais d’un système de traitement de l’information distinct. Dans ce
cas, les détails ne sont pas couverts par le domaine d’application de la présente Norme internationale.
5.4.2 Vérification des données
Les données doivent être vérifiées afin de garantir la qualité des données collectées.
La vérification des données peut être classée en deux processus. Il est recommandé de mettre en œuvre
ces deux processus.
— Le premier consiste à détecter les erreurs au niveau de la transmission des données. Cette vérification
peut être effectuée à l’aide de bits de parité, de codes de vérification à redondance cyclique (CRC,
Cyclic Redundancy Check) pour la détection d’erreurs ou d’autres méthodes. Ces méthodes peuvent
être incluses dans la procédure de contrôle des communications.
— L’autre processus consiste à examiner les propriétés des données hydrométriques, par exemple
en utilisant la plage de mesure des capteurs, les limites supérieures et inférieures des valeurs de
données, ainsi que la variation des données mesurées. Étant donné que la majorité des valeurs
seuils de ces éléments varient en fonction des types de systèmes et/ou des formes d’application, il
est recommandé de concevoir le système de manière à pouvoir spécifier et régler les valeurs seuils
pour des paramètres individuels.
Le système générera un rapport identifiant les données potentiellement erronées.
5.4.3 Traitement des données
Le traitement des données dans le HDTS désigne les procédures utilisées pour générer des
informations hydrologiques pertinentes pour les utilisateurs à partir des données mesurées dans les
stations de télémesure.
Les utilisateurs fondent généralement leur décision davantage sur les informations d’exploitation que
sur les données hydrométriques de base. C’est pourquoi il est recommandé d’incorporer les fonctions
de conversion (par exemple, cumuls de précipitations ou encore conversion des données de hauteur
en données de débit) dans l’environnement en temps réel si le système n’est pas doté d’un système de
traitement de l’information en aval du HDTS.
Les paramètres de traitement, tels que la relation hauteur-débit, peuvent être modifiés ultérieurement.
Par conséquent, il convient de séparer, dans le HDTS, les informations en temps réel nécessaires à la prise
de décision des informations stockées durablement sous forme d’enregistrements hydrométriques.
5.4.4 Stockage de données
Le HDTS doit intégrer une fonction de stockage des données et informations dans un support mémoire
sur le système.
Il convient de concevoir le stockage des données dans le HDTS pour:
— mettre en mémoire tampon les données mesurées jusqu’à leur transmission à un système de
traitement de l’information en aval du HDTS;
— générer en temps réel des informations en combinant des données à plusieurs points dans le temps;
— stocker temporairement les informations en temps réel nécessaires à la prise de décision.
Il convient de stocker les informations appelées à être conservées durablement et à être utilisées
comme références sous la forme d’une base de données hébergée dans un système de traitement de
l’information distinct du HDTS.
5.4.5 Affichage et impression des données
Le système doit intégrer des fonctions permettant d’afficher et d’imprimer les données et informations
dans des tableaux et des graphiques. Pour ces fonctions, il existe des méthodes permettant d’afficher et
d’imprimer les données immédiatement après chaque cycle de collecte et de transmission de données,
mais également des méthodes permettant de produire un lot de données collectées à plusieurs temps
d’échantillonnage (quotidiennement par exemple) et de générer des informations pour une période
spécifique à la demande d’un utilisateur.
5.5 Surveillance du système
5.5.1 Généralités
Un HDTS doit être en mesure d’enregistrer son état opérationnel, de générer un rapport de cet
enregistrement afin de vérifier son état opérationnel et d’informer rapidement les utilisateurs de
tout problème éventuel, afin qu’ils puissent identifier et éliminer les causes du problème et restaurer
rapidement et correctement le système.
5.5.2 Surveillance de l’état opérationnel
Il convient que le système fasse l’objet d’une surveillance permanente afin de détecter rapidement tout
problème éventuel. Ces événements sont généralement transmis via le HDTS.
Les stations de télémesure doivent être géographiquement éloignées les unes des autres et être
exploitées sans l’intervention de personnel. C’est pourquoi il convient de surveiller l’état opérationnel
de l’ensemble du système, y compris les stations de télémesure, et de détecter tout problème éventuel à
distance, depuis le centre de réception.
Il convient de concevoir les stations de télémesure de manière à rendre compte de l’état de l’équipement
de télémesure, des capteurs et des blocs d’alimentation au centre de réception. Il convient que le centre
de réception vérifie le contenu des rapports d’état provenant des stations de télémesure, inspecte tout
dysfonctionnement de l’équipement dans le centre de réception, et génère une alerte pour notifier les
problèmes potentiels.
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5.5.3 Alarmes
Les contenus des rapports d’état et les plages impactées doivent être définis afin de consigner et
signaler l’étendue des dysfonctionnements et problèmes associés. Il convient de classer en deux niveaux
la nécessité de dépannage.
— Le terme «Avertissement» est utilisé pour une alarme nécessitant une contre-mesure.
— Le terme «Attention» est utilisé pour une alarme signalant un niveau d’avertissement et/ou un
problème temporaire pouvant être automatiquement corrigé.
5.6 Alimentation électrique
L’alimentation électrique doit être conçue en tenant compte de la stabilité de fonctionnement du
système. L’alimentation électrique des stations de télémesure doit être particulièrement bien conçue
en raison du risque d’indisponibilité ou d’instabilité de l’alimentation externe selon l’environnement
d’installation. Les concepts types d’alimentation électrique sont indiqués ci-dessous.
a) En temps ordinaire, une alimentation électrique externe, par exemple une ligne d’alimentation issue
d’un réseau électrique, est utilisée pour faire fonctionner le système. En cas de panne d’alimentation
externe, on utilise des batteries ou d’autres sources d’alimentation de secours. Les systèmes ayant
besoin d’une capacité d’énergie élevée et les systèmes importants peuvent être accompagnés de
générateurs de secours appropriés. Il convient de déterminer la durée garantie de l’alimentation de
secours compte tenu de l’importance du système (en général, de quelques heures à plusieurs jours).
b) L’énergie photovoltaïque et/ou la génération d’énergie éolienne est utilisée en lieu et place d’une
alimentation externe. Il est également recommandé d’utiliser des batteries de secours s’il est
possible que, pendant certaines périodes, la production d’électricité soit interrompue en raison de
conditions météorologiques ayant une incidence sur l’alimentation en énergie photovoltaïque ou
éolienne. Il convient de déterminer la durée garantie de l’alimentation de secours en tenant compte
des conditions météorologiques prédominantes dans la zone d’installation du système ainsi que de
l’importance du système (généralement, entre une semaine et un mois).
Des détails sont fournis à l’Annexe J.
L’étendue de l’alimentation électrique de secours est déterminée par la puissance électrique nécessaire
côté charge et par la durée garantie de l’alimentation de secours. Il convient de calculer la charge
électrique en évaluant la nécessité d’une alimentation de secours pour chaque équipement et en
analysant les équipements qui ont besoin d’une alimentation de secours. Il convient de déterminer la
durée garantie en tenant compte des conditions météorologiques, telles que les heures d’ensoleillement
annuelles et les conditions de vent, des plages de fluctuation de tension et de fréquence des réseaux
électriques, de la fréquence estimée des pannes d’alimentation ainsi que d’autres facteurs externes
possibles, sans oublier l’importance des équipements et leurs aspects économiques.
6 Exigence de fonctionnement
6.1 Généralités
Pour garantir la stabilité de fonctionnement du HDTS, i
...
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