Brevet FR2565497A1 — publié le 19851213

La présente invention concerne un dispositif automatique de détection et d'extinction des incendies de forêts par la projection d'eau propulsée par un gaz comprimé. Ce dispositif est associé à un récupérateur d'eau de pluie et à un système autogéré d' relE,ation des terrains protégés. La lutte contre les incendies de forêts n'est effectuée efficacement que par les services de la Sécurité Civile qui disposent d'un matériel terrestre et aérien adapté à une utilisation manuelle. A l'échelle du particulier, aucun matériel ne peut résoudre l'ensemble des problèmes liés à la violence des Incendies et leur rapidité d'extension Comme la perte de pression d'eau sur le réseau, le front Important d'attaque des incendies, leur propagation par les feux de cime, ainsi que le problème connexe de l'irrigation des sols qui a un effet préventif. Les risques en vies humaines étant importants, le problème de l'automatisation est primordial. Le dispositif, selon l'invention, permet de remedier à l'ensemble de ces problèmes , Il comporte en effet deux réservoirs - Le premier réservoir est associé à des bouteilles de gaz comprimé dont le déclenchement est commandé par une centrale électronique qui reçoit par fréquence radio l'alerte Incendie. L'incendie est identifié par des détecteurs placés en périphérie de la zone protégée. Le gaz permet d'établir dans ie réservoir une pression suffisante à l'élévation d'une colonne téléscopique et à la projection de la masse d'eau contenue dans le réservoir. La colonne télescopique s'élève à la hauteur des arbres, un diffuseur placé à son extrémité est muni de plusieurs buses orientes deux à deux de telle sorte que 1 'eau soit projetée à des distances différentes et dans des directions différentes.De plus, ces buses forment un angle qui tend à faire tourner l'ensemble du diffuseur sur son axe. - Le deuxième réservoir permet d'accumuler l'eau de pluie par l'intermédiaire de trappes de récupération. Ce réservoir est équipé d'une pompe d'irrigation qui est utilisée aussi pour le transfert de l'eau dans le premier réservoir dont le niveau est contrôlé par la centrale électronique. La surface protégée est arrosée pendant l'ascension de la colonne, et les cimes des arbres sont traitées de manière homogène. La diffusion rotationnelle produit un brouillard complémentaire qui permet d'augmenter le degré d'hygrométrie de l'air t de constituer un frein à la propagation du feu. La figure 1 représente, en coupe suivant AA, le dispositif selon l'invention, en position d'attente. La figure 2 représente, en vue, de profil et en coupe suivant BB, le dispositif selon l'invention, en position de fonctionnement. La figure 3 représente, en vue de dessus, le dispositif selon l'invention. La figure 4 représente, en coupe, le support su-rieur de la colonne selon l'invention. La figure 5 représente, en vue de dessus, les axes que forment entre elles les buses du diffuseur selon l'invention. La figure 6 représente, en vue de profil, les angles que forment les buses par rapport à l'axe horizontal. La figure 7 représente, en coupe suivant-CC, l'assemblage entre deux brins de la colonne suivant l'invention. La figure 8 représente, en coupe partielle, la liaison entre la colonne et le diffuseur suivant l'invention. La figure 9 représente, en vue partielle, le montage d'une bouteille de gaz comprimé sur le châssis suivant l'invention. La figure 10 représente, schématiquement, l'ensemble des liaisons radio et l'implantation des éléments électroniques de contr8le suivant l'invention. La figure 11 représente le synoptique d'un détecteur suivant l'invention. La figure 12 représente le synoptique de la centrale électronique suivant l'invention. La figure 13 représente le synoptique du poste de contrôle suivant l'invention. La figure 14 représente l'implantation des capteurs et éléments de commande suivant l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1, en position d'attente, comporte deux réservoirs ayant chacun une contenance approximative de 4 000 litres. Le réservoir (1), pouvant supporter des pressions de service de l'ordre de 10 Bars, est équipé d'une colonne téléscopique (2) munie d'un diffuseur (21) en son extrémité. Cette colonne est fixée sur le haut du réservoir (fig. 4), la partie basse de la colonne étant maintenue surélevée par rapport au fond du réservoir, de façon à laisser suffisamment de passage à l'eau remontant dans la colonne lors d'une"alerte Incendie", La colonne est composée de plusieurs brins dont l'assemblage est représenté sur la figure 7, la partie inférieure de chaque brin comporte une forme conique (22), de façon à diminuer les pertes de charge en ces points de jonction, la vitesse de l'eau dans la colonne devant atteindre approximativement 1,8 m/s. Chaque brin entièrement développé vient en butée sur un épaulement (23), l'étanchéité étant réalisée par des joints toriques (24)-. Le diffuseur représenté schématiquement en vue de dessus sur la figure 5, est constitué par des buses orientées deux à deux sur 3600. Les deux buses suivant l'axe de coupe DD sont légèrement courbées de façon à provoquer la rotation du diffuseur. La figure 6 montre les angles que forment les buses par rapport à l'axe horizontal, ces angles dépendant de la distance à atteindre. L'assemblage permettant une rotation du diffuseur sur son axe par rapport au dernier brin de la colonne est représenté sur la figure 8. Le corps du diffuseur (21) est réalisé en deux coquilles (25) et (26). La coquille supérieure est formée de façon à supprimer le maximum de pertes de charge dans les coudes des buses. Les bouteilles de gaz (4), la centrale électronique (5), la pompe d'irrigation (3) et les trappes de récupération (70) et (71) viennent se fixer sur le châssis (11) représenté sur la figure 3. Le support (41) des bouteilles de gaz est articulé sur un axe (42) permettant aux bouteilles de pivoter. L'arrière des bouteilles est soutenu par un ressort taré f43) qui permet de détecter l'état de charge des bouteilles par l'intermédiaire d'un contact fin de course (52 k). Le montage est représenté sur la figure 9. L'ouverture des bouteilles est effectué par des têtes de déclenchement (45) de type Air liquide (marque déposée). Les bouteilles sont connectées au réservoir (1) par des flexibles hautes pressions (46). Le réservoir (6) est équipé d'un filtre (ô1) permettant d'épurer l'eau recueillie par les trappes (70) (71) de tous ces déchets végétaux. Ce filtre est monté sur un support (62) qui est utilisé aussi comme trappe de visite. Cette fonction de trappe de visite est aussi réalisée pour le réservoir (1) par le support de colonne (27). Les trappes (70) et (71) sont actionnées par des verins pneumatiques (72) et (73), alimentéespar des électrovannes (53 A) et (53 B), reliéespar un détendeur (76) à une bouteille annexe (77), L'ensemble des liaisons radio ainsi que l'implantation géographique des éléments électroniques sont représentés par la figure iO. Les détecteurs (8) sont placés en périphérie de la zone protégée à une distance moyenne (d) de 50 m, leur rayon d'action (R) est de l'ordre de 25 m, le poste de contrôle (9) peut se trouver à une distance (D) voisine de 1 000 m.Les détecteurs, dont le synoptique est représenté par la figure 11 sont constitués d'un émetteur/récepteur (81) réalisé en montage hybride permettant les liaisons radio avec la centrale, d'un microprocesseur qui code et décode les informations et adresses en les comparant avec sa propre adresse qui est figée par les "straps" (ponts électriques) (85), d'un capteur thermique (88) dont le signal est mis en forme par le circuit (87) et converti en digital par le convertisseur analogique/digital (86). L'ensemble de ces composants est alimenté par des cellules photovoltalques (83) au travers d'un circuit de contrôle de charge (84) et de batterie (89). La centrale électronique, dont le synoptique est représenté par la figure 12 est composée d'un microprocesseur (51), de ses interfaces d'entrée (52) et sortie (53), d'un premier ensemble émetteur/récepteur (54) en montage hybride permettant les liaisons radio avec les détecteurs, d'un deuxième ensemble émetteur/récepteur (55) permettant les liaisons radio avec le poste de contrôle (9). L'ensemble de la centrale et des périphériques est alimenté par un panneau de cellule photovoltalque (56) au travers d'un contrôle de charge (57) d'accumulateur (58). L'interface d'entrée de la centrale reçoit des informations provenant de contacts et capteurs permettant le contrôle des points névralgiques du dispositif.La figure 14 donne l'implantation générale de ces contacts dont la liste est la suivante (52 A) - Niveau Haut de (6) (52 I) - Acquit (52 B) - Niveau Bas de (6) (52 J) - Colonne sortie (52 C) - Niveau Haut de (1)- (52 K) - Bouteille vide t52 D) - Niveau Bas de (1) (52 L) - Choc (52 E) - Trappe (70) ouverte (52 M) - Effraction (52 F) - Trappe (71) ouverte (31) - Capteur hygrométrique t52 G) - Trappe (7) fermée (32) - Capteur de température (52 H) - Trappe -(71) fermée (33) - Capteur optique Jour/Nuit. L'interface de sortie de la centrale donne les commandes des périphériques représentés sur la figure 14 et dont la liste est la suivante (53 A) - Electrovanne verrin (73) (53 E) - Electrovanne de purge (53 B) - Electrovanne verrin (72) (53 F) - Electrovanne de transfert (53 C) - Verrouillage trappe (71) "(53 G) - Pompe d'irrigation (53 D) - Tete de déclenchement Le poste de contrôle, dont le synoptique est représenté sur la figure 13, est composé d'un microprocesseur (91), de ses interfaces d'entrée (92) et sortie (93), d'un émetteur/récepteur (94) permettant les liaisons radio avec la centrale électronique. Le poste de contrôle est alimenté par un circuit de contrôle de charge (96) de batterie (95) connecté sur le secteur.L'interface d'entrée du poste de contrôle reçoit des informations de contacts par clé dont la liste est la suivante (92 A) - Commande manuelle d'extinction (92 C) - Mode automatique (92 B) - Commande manuelle d'irrigation L'interface de sortie du poste de contrôle commande des signalisations lumineuses indiquant chacune une information de contrôle d'état ou de défaillance du dispositif. La liste de ces informations est la suivante (93 A) - Niveau max réservoir (1) (93 E) - Charges accumulateur (93 B) - Effraction trappes (93 F) - Défaut détect, Affichage (93 C) - Alarme détect, Affichage de 1 à 100 de 1 à 100 (93 G) - Défauts contacts Asservissement (93 D) - Défaut colonne (93 H) - Niveau max réservoir (6) (93 I) - Transmission téléphonique. Le fonctionnement du dispositif se décompose en trois phases différentes la récupération d'eau de pluie, l'irrigation des terres, la détection d'un incendie de foret entrainant le déclenchement du système d'extinction. La récupération d'eau de pluie s'effectue à partir d'une détection effectuée par le capteur d'hygrométrie (31). Cette information est transmise à la centrale (5) par l'inGerface d'entrée (52). Le microprocesseur, par l'ìnter- médiaire de l'interface de sortie (53) déclenche alors le déverrouillage électromagnétique (53 C) de la trappe (71), puis l'électrovanne (53 B) alimentant les verrins pneumatiques (72) d'ouverture de cette même trappe. Le contact fin de course (52 F) enregistre l'ouverture totale de la trappe (71) et transmet l'information à la centrale (5) qui déclenche alors l'électrovanne (53 A) alimentant les verrins pneumatiques (73) d'ouverture de la trappe (70).L'eau est récupérée sur une surface moyenne de 10 m2, elle s'écoule sur les protectours insonorisés (34) (35) et (36) vers les gouttières (37) et (38) qui communiquent avec le filtre (61). Cette position est maintenue tant que le degré d'hygrométrie ne baisse pas sous un certain seuil détecté par le capteur (31). Dès que ce seuil est atteint, les opérations définies précédemment se déroulent en sens inverse par action sur les électrovannes (53 A) et (53 B) qui alimentent les verrins (72) et (73) qui se rétractent. Lorsque la trappe (71) arrive en position de fermeture, le contact fi-n de course (52 G) transmet l'information à la centrale qui agit alors sur le verrouillage électromagnétique (53 C). L'irrigation est'contrÔiée à partir des détections effectuées par trois capteurs donnant des informations sur les conditions atmosphériques : un capteur de température (32), un capteur d'hygrométrie (31) (qui fournit ainsi l'information utilisée pour la récupération d'eau de pluie), et un capteur optique (33) enregistrant le contraste Jour/Nuit.Ces informations sont récupérées par la centrale (5) mise en forme par l'interface d'entrée (52), le microprocesseur (51) les gèrent et commande la pompe d'irrigation (3) de la façon suivante - Si le degré d'hygrométrie est faible durant trois jours, l'irrigation est déclenchée dans la nuit du troisième jour, - Si la température a été élevée dans la journée, l'irrigation est déclenchée dans la nuit suivante, - Si la température a été élevée, mais que dans la même journée, le degré d'hygrométrie a lui aussi été élevé, alors l'irrigation ne sera pas déclenchée. L'irrigation peut être commandée manuellement à partir du poste de contre le (9) à l'aide d'une clé de contact (92 B). L'information est alors codée par le microprocesseur (91) qui l'adresse à la centrale (5) par l'intermédiaire de l'émetteur radio (94). La centrale reçoit le message par l'intermédiaire du re- cepteur (55), le microprocesseur (51) décode le message et analyse à la fois l'adresse et l'information. La pompe d'irrigation sera alors commandée quelles que soient les conditions atmosphériques. La détection d'un incendie de forêt se fait à partir de détecteurs (8) placés sur la périphérie de ld zone protégée (figure 10) et qui sont en liaison radio avec la centrale (5). La centrale interroge les détecteurs les uns après les autres et attend une réponse de chacun d'eux. L'interrogation est composée d'un code adresse que le détecteur compare avec son adresse qui est codée par des "straps" (ponts électriques) (85). Si les codes sont identiques, il répond alors en émettant vers la centrale son code adresse complété d'une information concernant l'état de détection du capteur thermique (88).La centrale reçoit ce message, le code adresse permet de contrôler la liaison radio et le bon état de fonctionnement du détecteur ; L'information concernant la détection thermique est analysée : soit celle-ci correspond à un état repos, la centrale questionne alors le détecteur suivant, soit la réponse correspond à un état d'alerte, la centrale repose alors la question, si la question est confirmée, la centrale déclenche l'ouverture des trappes (70) et (71) en suivant le meme mode opératoire que pour la récupération d'eau de pluie. Lorsque les trappes sont ouvertes, la centrale commande l'ouverture des bouteilles de gaz comprimé (4) par l'intermédiaire des têtes de déclenchement automatique (53 D). Le gaz arrive dans le réservoir (1) avec une vitesse maximum de 50 litres/seconde, vitesse qui est limitée par le diamètre de sortie des têtes de déclenchement. Une pression voisine de 6 Bars s'établit alors, ce qui permet à l'eau de remonter dans la colonne et de provoquer son développement. La colonne s'élève à une vitesse approximative de lm/s, arrivée à son développement maximum, une augmentation de pression est provoquée par les pertes de charges du diffuseur (21). La pression se stabilise alors vers 10 Bars, l'eau est projetée à des distances variables suivant l'angle des buses, la plus grande distance étant voisine de 40 m, les buses de courtes portées (27) provoquant la rotation du diffuseur. Lorsque l'eau dans le réservoir (1) atteint son niveau minimum indiqué par le capteur (52 D), qui transmet cette information à la centrale, celle-ci commande l'ouverture de l'électrovanne de purge (53 E), le gaz est alors chassé, la pression diminue, la colonne se rétracte sous son poids. Lorsque la colonne est complètement rentrée, le contact de fin de course (52 J) est actionne et celui-ci transmet l'information à la centrale qui commande alors la fermeture des trappes. Le poste de contrôle aura reçu dans le même temps l'information de la détection d'un incendie et signalera sur (93 C) Alarme détecteur = Affichage du numéro du détecteur concerné. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à protéger les particuliers contre les incendies de foret. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour détecter et éteindre les incendies de forêt caractérisé en ce qu'il comporte - a) Un réservoir (1) équipé d'une colonne téléscopique (2) dont l'ex'crê- mité est munie d'un diffuseur (21). Ce réservoir est associé à des bouteilles de gaz comprimé (4) dont le déclenchement est commandé par une centrale électronique (5). - b) Un second réservoir (6) d'accumulation d'eau de pluie, muni d'une pompe d'irrigation (3), qui est complété par des trappes (70) et (71) de récupération dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par la centrale (5). - c) Des détecteurs (8) (placés en périphérie de la zone protégée) identifiant un incendie et transmettant par radio liinformation vers la centrale (5) qui déclenche successivement : l'ouverture des trappes de récupération (70) et (71), l'ouverture des bouteilles de gaz (4) qui établissent dans le réservoir (1) la pression nécessaire à l'élévation de la colonne (2) et à la projection de la masse d'eau, l'ouverture de l'électrovanne de purge (53 E) (lorsque le réservoir est vidé) permettant de chasser le gaz restant (la colonne se rétracte alors sous son poids), et enfin la fermeture des trappes (70) et (71). - d) Un poste de contrôle (9) recevant par radio toutes les informations nécessaires à la sécurité du dispositif, et permettant le déclenchement manuel des systèmes d'extinction et d'irrigation. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la colonne téléscopique (2) développée atteint une hauteur ajustable en jouant sur le nombre de brins (28) qui la compose. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le diffuseur (21) permet une répartition homogène et omnidirectionnelle de la masse d'eau. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la colonne (2) et le diffuseur (21) sont réalisés en matériau composite léger et rigide. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la centrale est composée d'un microprocesseur (51), de ses Interfaces entrées (52) et sortie (53), de deux émetteurs/réepteurs (54) et (55). 6) Dispositif selon la précédente revendication caractérisé en ce que la centrale (5) est alimentéerar un circuit de cellules photovoltalques (56) à charge régulée (57) (58). 7) Dispositif selon ia revendIcation 1 caimotérisé en ce que les détecteurs communiquent avec la centrale par émission/réception (81) radio fréquence. 8) Dispositif selon les revendications 1, 5 et 7 caractérisé en ce que les émetteurs/récepteurs (81) et (54) de la centrale et de détecteurs sont en montages hybrides. 9) Dispositif selon les revendications 1, 7 et 8 caractérisé en ce que le codage et décodage des informations et adresses se fait dans les détecteurs (8) par microprocesseur i82). 10) Dispositif selon les revendications 1, 7, 8 et 9 caractérisé en ce que les détecteurs (8) sont alimentés par des cellules photovoltalques (83) à charge régulée (84) (89). 11) Dispositif selon les revendications 1, 5 et 6 caractérisé en ce que la centrale reçoit trois types d'informations pour contrôler l'irrigation le degré d'hygrométrie par le capteur (31), la température par le capteur (32, et le contraste Jour/Nuit par le capteur (33).