Brevet FR3047078A1 — publié le 20170728

SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE DÉTECTION DE FRANCHISSEMENT DE SEUILS DE CONCENTRATION DE POLLUANTS DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]La présente invention concerne un procédé et système de détection de franchissement de seuils de concentration de polluants. Elle concerne plus particulièrement un procédé et système de détection de franchissement de seuils de concentration de polluants en un point donné. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Le document FR2404881 décrit un procédé et un dispositif pour détecter la présence d'un phénomène physique. Le dispositif comporte un capteur sensible à une grande caractéristique du phénomène à étudier et délivrant un signal représentatif du phénomène. Un amplificateur est relié à la sortie du capteur et des moyens d'indication de dépassement de seuil sont connectés à cet amplificateur. Un circuit dérivateur dérive le signal amplifié tandis qu'un comparateur permet de comparer le signal dérivé dès qu'un potentiel de référence est dépassé. Un circuit d'échantillonnage temporel permet de fixer des périodes de pré-alertes dès que le potentiel de référence est dépassé. [0003]Ce procédé fonctionne sur la base d'un capteur. Les données recueillies sont donc limitées géographiquement à la zone couverte par ce capteur. En outre, cette solution est coûteuse puisqu'elle implique d'installer de nombreux capteurs, 25 un capteur étant capable de ne détecter qu'un seul phénomène physique. [0004]Le document FR2996002 présente un procédé de détection d'éléments polluants dans l'air d'un local, notamment de bureau ou d'habitation, et de pilotage d'un système de décontamination, comprenant une étape consistant à mesurer la 30 teneur en CO de l'air circulant dans le local à l'aide d'un capteur délivrant un NUM_det_pol Jr 3047078 2 paramètre lié à la teneur en éléments polluants. Ce procédé comprend en outre des étapes consistant à calculer, à des intervalles de temps prédéterminés, la variation temporelle du paramètre représentatif de la qualité d'éléments polluants contenue dans l'air circulant dans le local délivré par le capteur, comparer la 5 variation temporelle ou une somme cumulée des variations temporelles calculées à une valeur seuil, si la valeur de la variation temporelle ou de la somme est positive et supérieure à la valeur seuil, à déclencher un processus de décontamination de l'air circulant dans le local par le système de décontamination. 10 [0005]Ce procédé nécessite une installation particulière dans le local. En outre, elle ne permet pas à l'utilisateur de connaître la concentration des polluants à l'extérieur du local. [0006]Les seuils de concentration des polluants font aujourd'hui l'objet d'une 15 surveillance accrue. Ces seuils représentent un risque sanitaire majeur pour les personnes. Outre les phases de pollution de masse annoncées par les différents médias et préconisant à la population de réduire toutes activités sportives, certains seuils inférieurs peuvent être inconvenant pour des individus plus fragiles. 20 [0007]Aussi, de nombreuses données sont disponibles concernant les concentrations de polluants, néanmoins, ces données sont produites pour des zones géographiques larges. Il n'est pas possible pour un individu de se renseigner sur la concentration des polluants dans sa zone géographique restreinte. [0008]Enfin, les nombreuses données de concentration de polluants sont des données brutes complexes que les utilisateurs non spécialisés ne sont pas en mesure de mettre en perspective avec les risques pour la santé. [0009]Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. NUM_det_pol_fr 3047078 3 EXPOSE DE L'INVENTION [0010] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un procédé 5 et un système permettant de prendre en compte la situation des paramètres en un point précis, correspondant à une position de l'utilisateur. [0011]Un autre objet de l'invention consiste à individualiser les calculs et résultats en fonction des utilisateurs et de leur profil. 10 [0012]Encore un autre objet de l'invention consiste à fournir un procédé et un système permettant de mettre à disposition des utilisateurs des résultats faciles à comprendre et à mettre en application. 15 [0013] Pour ce faire, l'invention prévoit un procédé de détection de franchissements de seuils de concentration de polluants en un point donné, comprenant les étapes consistant à : - recevoir des caractéristiques de déclenchement d'alerte ; - prendre en compte une pluralité de seuils de concentration de polluants ; 20 - recevoir les coordonnées de géolocalisation du point à surveiller ; - calculer, à l'aide d'un moteur de calcul de dispersion des polluants, la concentration des polluants surveillés pour une zone élargie dans laquelle se trouve le point à surveiller ; - effectuer une interpolation, à l'aide d'un module d'interpolation, pour déterminer 25 la concentration des polluants surveillés pour le point à surveiller ; - comparer, à l'aide d'un module de comparaison, la concentration réelle du point à surveiller avec au moins un seuil d'alerte préétabli ; - déterminer au moins un cas, parmi une pluralité de cas préétablis, en relation avec le niveau de pollution. 30 [0014]Une telle architecture permet d'obtenir le niveau de concentration des polluants en un lieu donné géographiquement restreint, correspondant par exemple à la position géolocalisée d'une personne. NUM_det_pol Jr 3047078 4 [0015]Une grande précision des données de concentration des polluants est nécessaire pour les utilisateurs afin que ceux-ci puissent adapter leur comportement aux situations calculées. En effet, les seuils de concentration des 5 polluants peuvent conduire les individus à limiter leur activité sportive, voir à limiter leurs déplacements selon leur profil et leurs caractéristiques personnelles. [0016]Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé de détection comprend une étape préalable de calcul d'une cartographie régionale des niveaux 10 de concentration de polluants dans l'environnement, comprenant : - la mise en oeuvre d'un modèle de dispersion (par ex ADMS-Urban) ; - réception d'une pluralité de données en relation avec le modèle de dispersion - une phase de simulation de dispersion des polluants dans l'air ; - une phase de restitution de niveaux de concentration des polluants ; 15 - obtention d'une carte régionale de niveaux de concentration des polluants. [0017]Selon un autre mode de réalisation avantageux, les calculs sont effectués en temps réel. En variante, les calculs sont effectués en mode prévisionnels. 20 [0018]Selon encore un mode de réalisation avantageux, des données liées à des risques météorologiques et des données liées à des risques sanitaires sont obtenues et comparées entre elles afin de déterminer lequel de ces deux risques est le plus élevé. 25 [0019] L'invention prévoit également un système de détection de franchissements de seuils de concentration de polluants en un point donné, comprenant : - un module de profil utilisateur, conçu pour permettre à un utilisateur de fournir aux autres modules du système une ou plusieurs caractéristiques physiques spécifiques à son profil en relation avec des risques sanitaires et une donnée de 30 position ; - un moteur de calcul de dispersion des polluants, conçu pour déterminer la concentration des polluants surveillés pour une zone élargie dans laquelle se NU M_det_pol_fr 3047078 5 trouve le point à surveiller ; - un module d'interpolation, conçu pour effectuer une interpolation afin de déterminer la concentration des polluants surveillés pour le point à surveiller ; - un module de comparaison, conçu pour comparer la concentration réelle du 5 point à surveiller avec au moins un seuil d'alerte préétabli et déterminer au moins un cas, parmi une pluralité de cas préétablis, en relation avec le niveau de pollution. [0020]Un tel système permet d'effectuer de manière avantageuse la mise en oeuvre du procédé préalablement décrit, avec les alertes utilisateur appariées aux 10 données de concentration de polluant déterminées pour le point indiqué, en temps réel et avec des prévisions. [0021]Un tel système comprend avantageusement un modèle de dispersion pour une pluralité de polluants à prendre en considération, comme par exemple ADMS- 15 Urban. [0022]Selon un mode de réalisation avantageux, le système comprend par ailleurs une pluralité de bornes de mesure de concentration d'au moins un gaz polluant dans l'environnement immédiat de la borne de mesure et des moyens de 20 transmission des données de concentration vers un serveur comportant un moteur de calcul de dispersion des polluants. Ces bornes peuvent servir soit pour alimenter le moteur de calcul en données locales, soit pour permettre de contrôler la précision des calculs, donnant ainsi la possibilité d'enrichir les modèles de calcul et de prévision. 25 DESCRIPTION DES FIGURES [0023]-fous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1A à 6B, présentées uniquement à des fins d'exemples 30 non limitatifs, et dans lesquelles: - la figure 1A est un organigramme représentant le principe fondamental du procédé objet de l'invention; NUM_det_pol_fr 3047078 6 - la figure 1B est un organigramme fonctionnel présentant les étapes phares du procédé selon l'invention; - les figures 2A et 2B sont des exemples de représentations schématiques de modes de sélection de profil par l'utilisateur; 5 - la figure 3 est un tableau représentant des exemples de recommandations et de pictogrammes en fonction des seuils de concentration de polluants et du profil utilisateur selon le procédé objet de l'invention ; - les figures 4A et 4B sont des représentations schématiques des prévisions associées aux conseils personnalisés pour l'utilisateur selon le procédé objet de 10 l'invention ; - la figure 5A est une représentation schématique permettant d'illustrer le fonctionnement général d'un exemple de système selon l'invention ; - la figure 5B est une représentation schématique illustrant les principaux modules d'un exemple de système selon l'invention ; 15 - la figure 6A représente un exemple de diagramme de Voronoï pour des zones élargies ; - la figure 6B représente un exemple de diagramme de Voronoï construit autour d'un point donné selon le procédé objet de l'invention. 20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0024]Les figures 1A et 1B permettent d'illustrer la mise en oeuvre du procédé 25 selon l'invention. La figure 1A montre la mise en oeuvre selon un point de vu utilisateur. Après l'établissement de son profil, le système effectue un calcul d'indice de qualité de l'air d'une part et d'indice de risque météorologique d'autre part. Les niveaux de risques liés à la santé et aux phénomènes météorologiques sont ensuite comparés. Le système affiche enfin les recommandations pertinentes 30 en fonction du niveau de risque supérieur. NUM_det_pol_fr 3047078 7 [0025]La figure 1B montre les étapes phares du procédé selon l'invention. A l'étape 20, les données caractéristiques en relation avec les déclenchements d'alerte sont obtenues. Les données de profil de l'utilisateur constituent les données clés de cette phase. L'étape 21 permet de prendre en compte les 5 niveaux de concentration de polluants correspondants à des seuils d'alerte, à corréler avec le profil utilisateur. A l'étape 22, les données du point précis objet de la surveillance sont obtenues. Ce point à prendre en compte correspond avantageusement à la position actuelle précise de l'utilisateur, ou une position à venir en fonction d'une prévision à établir. L'étape 23 correspond au calcul, à 10 l'aide du moteur de calcul de dispersion, de la concentration de polluants pour la liste des polluants à prendre en compte, pour une région (ville, village, arrondissement, etc) englobant le point à surveiller. A l'étape 24, le module d'interpolation effectue une interpolation afin de cibler le calcul régional de concentration de polluants de l'étape 23 sur le point précis à surveiller. Les 15 diagrammes des figures 6A et 6B illustrent cette phase d'interpolation. A l'étape 25, le ou les seuils calculés pour le point à surveiller sont comparés avec les seuils obtenus à 'étape 21. L'étape 26 prévoit un appariement entre les niveaux de concentration de polluants obtenus pour le point à surveiller et une pluralité de cas types en fonction des niveaux de concentration. La figure 3 illustre des exemples 20 de cas types. [0026]L'interface utilisateur illustrée dans l'exemple dans la figure 2A permet de transmettre des données de profil personnel. Elle permet par exemple d'indiquer si le profil concerne un enfant de moins de 5 ans, un enfant de plus de 5 ans, un 25 adulte de moins de 65 ans, une femme enceinte ou encore un adulte de plus de 65 ans. [0027]Comme on le voit à la figure 2B, l'utilisateur peut également indiquer des données relatives à son état de santé, il peut indiquer une maladie passagère ou 30 chronique, une allergie dont il souffre, ou toutes autres pathologies susceptibles d'être influencées par la concentration des polluants. NUM_det_pol Jr 3047078 8 [0028]Ces données permettent de personnaliser les calculs à effectuer en fonction des seuils de concentration de polluants relevés dans sa zone géographique précise. 5 [0029]Ainsi, comme le montre la figure 3, le procédé permet de calculer des données personnalisées et géolocalisées, desquelles découlent des recommandations en fonction des données relevées. Les recommandations peuvent être représentés par des pictogrammes faciles à lire et à comprendre pour l'utilisateur non spécialisé dans l'interprétation des données relatives à des 10 concentrations de produits chimiques. Un pictogramme indique, par exemple, à l'utilisateur qu'il n'a pas à modifier ses habitudes, les seuils de concentration de polluants ne représentent donc pas un risque majeur pour lui. Un autre pictogramme indique à l'utilisateur de réduire ses activités physiques et sportives intenses. Encore un autre pictogramme indique à l'utilisateur de réduire voire 15 d'éviter les activités physiques et sportives intenses et de ne pas se rendre près des axes routiers. Encore un autre pictogramme va prévenir l'utilisateur qu'il devrait reporter ses activités physiques et sportives intenses. Aussi, un autre pictogramme prévient l'utilisateur qu'il devrait reporter ses activités physiques et sportives intenses et éviter de se rendre près des axes routiers. Enfin, un dernier 20 pictogramme indique à l'utilisateur qu'il devrait reporter ses activités physiques et sportives intenses et qu'il devrait également éviter de sortir. [0030]Les recommandations sont donc progressives et adaptées à la situation non seulement en fonction des données de concentration des polluants mais 25 également en fonction du profil de l'utilisateur lui même. Une personne atteinte de troubles asthmatiques, par exemple, se verra conseiller de réduire son activité physique en présence d'une concentration de polluants inférieure à une personne ne souffrant d'aucun trouble particulier. 30 [0031]Les figures 4A et 4B présentent les prévisions qui peuvent être faite à l'aide du procédé. Les concentrations de polluants sont anticipées. L'utilisateur peut donc, toujours à sa position donnée, prévoir l'évolution de la journée et adapter NUM_det_pol Jr 3047078 9 son comportement en conséquence. Les données transmises à l'utilisateur sont très précises et varient d'heure en heure. L'utilisateur prend connaissance pour une heure donnée de sa journée à venir non seulement du temps prévu, de la température prévue mais également de l'un des pictogrammes précédemment 5 évoqués (figure 3). Ainsi, l'utilisateur dispose de recommandations personnalisées, évolutives d'heure en heure, en fonction de l'évolution prévue des concentrations de polluants dans sa zone géographique. [0032]De la même façon, le procédé permet de prévoir pour l'utilisateur une 10 recommandation pour la journée du lendemain et celle du surlendemain. Dans cet exemple, la recommandation est uniformisée pour la journée entière. [0033]La figure 5A présente une vue schématique générale d'un exemple de système de détection de franchissement de seuils de concentration de polluants. 15 Le moteur de calcul de dispersion des polluants, à partir des données entrantes, simule la dispersion des polluants dans l'air et restitue les niveaux de concentration dans l'environnement, heure par heure. Le moteur prend notamment en compte les données du cadastre, c'est à dire, les émissions du trafic routier et des autres modes de transport (navires, aéroports), les principales 20 sources industrielles et les émissions diffuses (résidentielles, tertiaires, biogénique...). La topographie, la configuration de l'agglomération, les données d'occupation des sols et le bâti sont également des données entrantes. Aussi, les systèmes de modélisation de la qualité de l'air à grande échelle permettent d'obtenir des données de concentrations représentant en terme de pollution « les 25 conditions limites » du domaine d'étude couvrant l'agglomération étudiée. Il peut s'agir d'observations ou de sorties de modèles régionaux ou nationaux. Enfin, les données de pollution locale et les observations et prévisions météorologiques alimentent le moteur de calcul de dispersion des polluants. 30 [0034] Le moteur de calcul de dispersion des polluants traite ensuite toutes ces données entrantes. Il est prévu pour fournir à l'aide de celles-ci les concentrations horaires de polluants dans l'air en tout point du domaine d'étude, pouvant NUM_det_pol Jr 3047078 10 descendre jusqu'à quelques mètres au niveau de principales artères de circulation, pour chacun des polluants étudiés (par exemple le dioxyde d'azote, l'ozone, les poussières, le dioxyde de souffre, le monoxyde de carbone et le benzène). [0035]Le moteur de calcul de dispersion des polluants est également prévu pour fournir des sous-indices de pollution spatialisés pour chaque polluant surveillé, par exemple sur une échelle allant de 1 (très bon) à 10 (très mauvais) pour des points particuliers et sur l'ensemble de l'agglomération sous la forme de cartographies. [0036]11 est également conçu pour produire un indice global de qualité de l'air spatialisé retenant les sous-indices les plus élevés, pour les différentes échéances (le jour même, la veille, le lendemain et le surlendemain). De la même façon, cet indice global est présenté sous la forme de cartes de pollution. [0037]11 peut également produire un indice de qualité de l'air global calculé pour l'agglomération entière ou par quartier. [0038]11 peut également délivrer d'éventuels messages d'alertes transmises par 20 SMS ou e-mail en cas de dépassement de seuils fixés par l'utilisateur ou de dysfonctionnement identifiés. [0039]11 peut enfin délivrer des calculs de scores générés automatiquement, par comparaison systématique des résultats du modèle aux valeurs mesurées aux 25 stations. [0040]La figure 5B illustre un exemple de mise en oeuvre d'un système 30 de détection de franchissements de seuils de concentration de polluants en un point donné selon l'invention. Ce système est mis en oeuvre à l'aide d'un ou plusieurs 30 microprocesseurs 31 et d'instructions de commande 32. Une pluralité de modules, avantageusement mis en oeuvre à l'aide du microprocesseur et des instructions, sont prévus. Le module 33 profil utilisateur permet de constituer un profil, à partir NUM_det_pol_fr 5 10 15 3047078 11 notamment de données en relation avec son état physique. Le moteur 34 de calcul de dispersion permet de calculer les concentrations de polluants pour une zone ou région donnée. Le module 35 d'interpolation permet d'obtenir des données correspondantes pour un point précis donné, située dans la zone prise 5 en compte par le moteur 34 de calcul de dispersion. Enfin, un module de comparaison 36 est prévu afin de comparer les niveaux de concentration de polluants obtenus pour le point à surveiller avec des données de cas types, permettant de fournir à l'utilisateur des recommandations simples à comprendre et à mettre en oeuvre, sans devoir interpréter directement des niveaux de 10 concentration de polluants. La figure 5B montre également les principales données utilisées pour la mise en oeuvre du procédé. On retrouve des données 37 de profils utilisateurs permettant de personnaliser les calcul à effectuer, des données 38 d'au moins un modèle de dispersion de polluants servant d'entrée pour le moteur 34 de calcul de dispersion. Le système prévoit également des 15 données 39 de types d'alertes et des données 40 de seuils d'alerte, qui permettent de fournir à l'utilisateur des résultats utilisables sans devoir interpréter les données de concentration de polluants. On retrouve des données 41 de concentration de polluants pour une région données, obtenues par le moteur 34 de calcul de dispersion, et les données 42 correspondantes pour un point donné, après 20 interpolation par le module d'interpolation 36. Le bus 43 permet d'échanger les données entre les différents modules et éléments du système. [0041 ]Les figures 6A et 6B illustrent un mode préférentiel d'interpolation permettant d'obtenir des données de concentration pour un point précis à partir 25 des données régionales élargie obtenues par le moteur 34 de calcul de dispersion. La figure 6A présente un exemple de diagramme de Voronoï pour un ensemble de zones fictives (uniquement à des fins illustratives). La figure 6B présente le même diagramme de Voronoï construit de façon à ce que le point pour lequel l'estimation doit être réalisée est ajouté à l'ensemble des points de grille et où seul l'élément 30 du pavage de Voronoï contenant ce nouveau point est construit. Le point noir représente le point où l'estimation doit être réalisée. Les traits noirs représentent le diagramme de Voronoï obtenu à la figure 6A. L'estimation de la valeur NUM_det_pol Jr 3047078 12 correspondante à la coordonnée de l'utilisateur est finalement réalisée en utilisant la relation suivante : E_ SiVi E = E `N i_ 1 Si 5 Où: - Si représente la surface commune entre la cellule i de l'ensemble C et la cellule construite à la figure 6B. - C représente l'ensemble des cellules du diagramme de la figure 6A ayant une 10 surface commune avec la cellule construite à la figure 6B. - N représente le cardinal de cet ensemble. - Vi représente la valeur associée au point de grille contenue dans la cellule i de l'ensemble C. 15 NUM_det_pol Jr REVENDICATIONS1. Système (30) de détection de franchissements de seuils de concentration de polluants en un point donné, comprenant : - un module (33) de profil utilisateur, conçu pour permettre à un utilisateur de fournir aux autres modules du système une ou plusieurs caractéristiques physiques spécifiques à son profil en relation avec des risques sanitaires et une donnée de position ; - un moteur (34) de calcul de dispersion des polluants, conçu pour déterminer la concentration des polluants surveillés pour une zone élargie dans laquelle se trouve le point à surveiller ; - un module (35) d'interpolation, conçu pour effectuer une interpolation afin de déterminer la concentration des polluants surveillés pour le point à surveiller ; - un module (36) de comparaison, conçu pour comparer la concentration réelle du point à surveiller avec au moins un seuil d'alerte préétabli et déterminer au moins un cas, parmi une pluralité de cas préétablis, en relation avec le niveau de pollution. 2. Système de détection selon la revendication 1, comprenant par ailleurs un modèle de dispersion (38) pour une pluralité de polluants à prendre en considération. 3. Système de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant par ailleurs une pluralité de bornes de mesure de concentration d'au moins un gaz polluant dans l'environnement immédiat de la borne de mesure et des moyens de transmission des données de concentration vers un serveur comportant un moteur de calcul de dispersion des polluants. 4. Procédé de détection de franchissements de seuils de concentration de polluants en un point donné, comprenant les étapes consistant à : - recevoir (20) des caractéristiques de déclenchement d'alerte ; NUM_det_pol_fr 3047078 14 - prendre en compte (21) une pluralité de seuils de concentration de polluants ; - recevoir (22) les coordonnées de géolocalisation du point à surveiller ; - calculer (23) , à l'aide d'un moteur de calcul de dispersion des polluants, la concentration des polluants surveillés pour une zone élargie dans laquelle se trouve le point à surveiller ; - effectuer (24) une interpolation, à l'aide d'un module d'interpolation, pour déterminer la concentration des polluants surveillés pour le point à surveiller ; - comparer (25), à l'aide d'un module de comparaison, la concentration réelle du point à surveiller avec au moins un seuil d'alerte préétabli ; - déterminer (26) au moins un cas, parmi une pluralité de cas préétablis, en relation avec le niveau de pollution. 5. Procédé de détection selon la revendication 4, comprenant une étape préalable de calcul d'une cartographie régionale des niveaux de concentration de polluants dans l'environnement, comprenant : - la mise en oeuvre d'un modèle de dispersion ; - la réception d'une pluralité de données en relation avec le modèle de dispersion ; - une phase de simulation de dispersion des polluants dans l'air ; - une phase de restitution de niveaux de concentration des polluants ; - l'obtention d'une carte régionale de niveaux de concentration des polluants. 6. Procédé de détection selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel les calculs sont effectués en temps réel. 7. Procédé de détection selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel les calculs sont effectués en mode prévisionnels. 8. Procédé de détection selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel des données liées à des risques météorologiques et des données liées à des risques sanitaires sont obtenues et comparées entre elles afin de déterminer lequel de ces deux risques est le plus élevé. NUM_det_pol Jr