CANadian Magnetic Observatory System (CANMOS)

Introduction

Le CANMOS (CANadian Magnetic Observatory System) est un système de collecte de données modulaire sur ordinateur qui constitue la composante automatisée des observatoires magnétiques canadiens, gérés par la Ressources naturelles Canada (RNCan). CANMOS utilise des magnétomètres commerciaux qui transmettent des signaux numériques RS232 à l'ordinateur. Les modules de sortie sont également raccordés à l'unité centrale de traitement par des liens RS232. Le concept de modularité s'applique non seulement au matériel, mais également à la conception des logiciels utilisés dans l'unité centrale de traitement.

Le logiciel

La composante essentielle du CANMOS est son logiciel central. Ce logiciel exécute les fonctions de contrôle qui coordonnent les cycles de mesures magnétométriques. Il nettoie, filtre et formate les données en plusieurs flux de données pouvant être inscrits sur un disque dur ou sur disquette et acheminés à l'émetteur d'une station satellite ou relayés par modem sur des lignes téléphoniques standards. Ce logiciel exécute plusieurs vérifications de la qualité des données et le bon fonctionnement des magnétomètres. Un ensemble complet de messages d'erreur est à la disposition du personnel technique au siège du réseau qui peut interroger CANMOS par téléphone et exécuter un certain nombre de tests diagnostiques.

Le matériel

L'unité centrale de traitement est un ordinateur de type 386 additionné de nombreuses cartes supplémentaires, incluant des ports série multi-RS232, une horloge sur bus interne et des chiens de garde. Le noyau du CANMOS est une « horloge sur bus interne », carte spécialement conçue enfichable dans l'ordinateur, munie d'oscillateur à quartz très précis à correction due à la température et réglable à partir d'une source externe. Le fonctionnement du CANMOS est surveillé par deux circuits « chien de garde » qui, en cas de non-réception de signaux spécifiques, contraignent la réinitialisation du système en interrompant le courant de l'ordinateur et des dispositifs externes pour une période déterminée. Le magnétomètre triaxial utilisé actuellement par CANMOS est une sonde magnétométrique à sortie numérique et à noyau toroïdal fabriquée par Narod Geophysics. Pour son utilisation comme variomètre d'observatoire, la microprogrammation du magnétomètre Narod a été modifiée par la RNCan afin de permettre un étalonnage rigoureux des corrections individuelles utilisées pour annuler les composantes vectorielles totales. Une caractéristique novatrice de la conception du CANMOS est la suspension corrigeant l'inclinaison des sondes magnétométriques triaxiales, conçue par la RNCan. Cette suspension bifilaire double se caractérise par un taux de réduction de l'inclinaison supérieur à 10 000:1 (« Pendulously suspended magnetometer sensors », par D.F. Trigg et D.G. Olson, Reviews of Scientific Instruments, 61 (10), p. 2632-2636, octobre 1990). Le magnétomètre à protons présentement utilisé par CANMOS est un magnétomètre Overhauser modèle 9BB, fabriqué par la société GEM Systems. On peut accéder au système CANMOS par modem téléphonique à des vitesses atteignant 14400 baud. CANMOS relaie les données au siège du réseau en temps quasi réel (rafales de données toutes les 12 minutes) par satellite GOES, au moyen d'un transmetteur Valcom et d'une antenne Yagi. L'ensemble du système est alimenté par une source d'énergie non interruptible (UPS) raccordée au service public local d'électricité. Durant les pannes de courant, l'UPS peut alimenter CANMOS pendant environ 18 heures au moyen de quatre piles UPS de 12 volts à décharge complète. Le contrôle de la température est important. C'est pourquoi dans une installation CANMOS les sondes magnétométriques sont logées dans une enceinte isolée où la température est régulée, à l'aide d'un élément chauffant non inductif et non magnétique. Les composantes électroniques de la sonde magnétométrique sont installées dans une enceinte séparée avec une sonde thermique, un élément chauffant et un dispositif de refroidissement thermoélectrique. Ce système est conçu pour maintenir les capteurs et les appareils électroniques à des températures constantes, quoique différentes.

Les données

La sonde magnétométrique échantillonne le champ magnétique à 8 Hz. Les trois flux de données résultants sont écrêtés et filtrés au moyen d'un filtre rectangulaire sur 9 points de données et rééchantillonnés à 1 Hz. Ces flux de données à 1 Hz peuvent être rendus accessibles à un des ports RS232 de l'ordinateur central et sont emmagasinés sur disque dur. Les données à 1 Hz sont de nouveau filtrées au moyen d'un filtre gaussien à 49 points et rééchantillonnées à des intervalles de 5 secondes. Le magnétomètre à protons échantillonne le champ à des intervalles de 5 secondes. Les quatre flux de données à 5 secondes peuvent être rendus accessibles à un port RS232. Ces données sont également emmagasinées sur le disque dur; elles peuvent être téléchargées sur support amovible. Les quatre flux de données à 5 secondes sont filtrés au moyen d'un filtre gaussien à 19 points (tel que décrit dans le manuel de référence technique INTERMAGNET) et rééchantillonnés à des intervalles d'une minute. Les données à une minute sont emmagasinées sur le disque dur et peuvent être téléchargées sur un support amovible. Conformément aux recommandations d'INTERMAGNET, les quatre flux de données d'une minute sont acheminés au transmetteur pour être relayés en rafales à des intervalles de 12 minutes, par satellite GOES au siège du réseau à Ottawa et à d'autres noeuds de données INTERMAGNET. On peut accéder à tous les flux de données par modem, bien que cet usage soit généralement réservé à des fins diagnostiques ou de sauvegarde. Des données sommaires, sous forme de moyennes horaires et de plages horaires, peuvent être obtenues par modem. Outre les données sur le champ magnétique, CANMOS enregistre les données thermiques : température des sondes magnétométriques, température des composantes électroniques des vannes de flux, température ambiante dans l'enceinte et température externe. Ces données sont emmagasinées sur disque dur et téléchargées avec les données magnétiques.