Brevet FR3057781A1 — publié le 20180427

Création d'un système de détection des incendies par l'utilisation de drone (SDIUD) Description du fonctionnement du produit Le système de détection des incendies par l'utilisation de drone (nommé après « SDIUD ») est un procédé mettant en rapport différents moyens techniques complémentaires. Le SDIUD se constitue d'un drone équipé de telle sorte qu'il puisse effectuer un vol autonome et repérer les incendies grâce à une caméra thermique. Plusieurs déclinaisons du système sont possibles et permettent d'intervenir sur des cas de figure différents. Le système se décompose en deux parties distinctes mais complémentaires, permettant d'apporter l'information la plus précise possible. Le vol autonome Dans un premier temps, une zone de surveillance est délimitée afin de mettre en place le plan de vol du drone. Le plan de vol est ensuite enregistré, soit de manière automatique, soit en vol manuel, et répété par le drone de manière autonome. Le drone est capable d'effectuer plusieurs tâches de manière autonome : - Décoller depuis la base et se rendre au point de départ de son plan de vol - Effectuer le plan de vol de manière autonome malgré certaines contraintes (conditions météorologiques notamment) - Répéter le plan de vol plusieurs fois, tant que son autonomie le permet - Envoyer un signal à la base dès que ses ressources (batterie) sont limitées afin qu'un autre drone effectue le même processus - Retourner se poser à la base de manière autonome - Recharger ses batteries (par induction) L'ensemble du procédé est automatisé, pour permettre la surveillance d'une ou plusieurs zones en limitant l'intervention humaine (nombre réduit d'opérateurs). Chaque drone peut, cependant, être contrôlé manuellement. 1/10 3057781 Les moyens mis en place (cf. cahier des charges en page 7) Matériel : Selon le modèle de drone choisi par le client (voir « modèles envisagés »), il est possible de placer différents équipements : - Une balise GPS permettant de connaître la position du drone en temps réel, utile pour localiser un incendie ou récupérer un engin accidenté - Une caméra thermique, permettant de détecter les sources de chaleur au sol et sur les arbres - Un capteur vélocimétrique pour fournir des informations sur la force du vent et sa direction - Une caméra conventionnelle permettant le vol à vue - Une réserve d'eau adaptée au drone et à la durée de son parcours, lui permettant de faire face à la plupart des cas de figure rencontrés Informatique : Différentes applications sont possibles grâce aux informations fournies par le système de drones : - Obtenir une information en temps réel de l'évolution du danger - Offrir aux pompiers la plus grande clarté quant à la progression du feu afin de gérer le problème de manière efficace - Mettre en relation les différents acteurs par le biais d'une cartographie évolutive (points chauds, incendies, zones à risque, routes, présence humaine, zones naturelles protégées, zones sensibles et matières dangereuses, etc) - La présence humaine peut être repérée par différents moyens tels les balises GPS présentes sur les véhicules ou l'équipement des pompiers et autres forces au sol, mais aussi par l'utilisation de la caméra thermique. En effet, le drone aura deux missions en cas d'incendie déclaré, surveiller l'évolution de la catastrophe et repérer des signatures thermiques « humaines » dans des zones normalement vides (promeneurs ou forces isolées). 2/10 3057781 La base des drones Afin d'éviter les situations d'incapacité technique, l'entretien des drones se fait dès leur retour à la base, en vue qu'ils soient le plus rapidement possible à nouveau aptes au vol. Dans cette installation, le drone, une fois posé après sa mission de surveillance, est automatiquement pris en charge et déplacé afin que ses batteries soient rechargées. Une fois ses batteries chargées, le drone est prêt à redécoller pour effectuer sa mission de surveillance. Suivant le temps de vol des drones, un entretien plus approfondi est nécessaire afin de vérifier leur bon état de fonctionnement et d'assurer le remplacement des pièces ou machines défectueuses. Cette opération doit être effectuée par un technicien habilité. 3/10 3057781 Champs d'application Le système peut s'appliquer à de nombreux secteurs, mais il est à privilégier dans des zones inhabitées ou à forte dominante forestière. En effet, ainsi, les lois concernant le survol des villes par les drones ne sont pas enfreintes (voir l'évolution de la législation). De plus, une défaillance technique de drone aurait moins d'importance qu'en zone urbaine. Le drone est plus efficace dans des zones étendues, grâce à la caméra thermique qui peut repérer un incendie à distance, à travers les feuilles des arbres. Apports du système Le système permet de résoudre différents problèmes techniques récurrents, propres aux incendies, notamment en milieu forestier, en apportant des informations précises et actualisées propres au terrain surveillé et aux conditions du moment (température, étendue de l'incendie, direction du vent). En connaissant l'ensemble des informations propres à un incendie ou un départ de feu, il devient possible d'anticiper l'intervention des secours, et de définir des priorités propres à la situation spécifique (évacuation de la population, moyens à mettre en place, etc). Les équipes d'intervention sont en mesure de savoir en temps réel la position d'un incendie et peuvent donc se placer en conséquence. Gestion de l'information en temps réel L'information transmise par les drones et traitée automatiquement permet, dans un premier temps, de repérer la zone d'un incendie ou départ de feu, son étendue, et la direction du vent. Les pompiers sont ensuite prévenus par l'opérateur et une carte est générée et actualisée en temps réel par le ou les drones présents sur le secteur de l'incendie, permettant de connaître l'étendue de la catastrophe et sa progression. Lorsque les secours sont sur place, la situation est donc connue des pompiers qui ont accès à la cartographie générée par le SDIUD. Les balises GPS éventuellement présentes sur les véhicules des pompiers peuvent également fournir une information en temps réel sur la position des véhicules (et donc des hommes), pour qu'ils soient en permanence informés du risque d'encerclement par le feu. 4/10 3057781 L'information générée par les drones présents peut également être transmise aux avions et hélicoptères bombardiers d'eau qui ont à intervenir sur la zone afin d'accroître la précision de leur action. Création d'une base de données Les données brutes générées par le système sont rassemblées sur un serveur central, installé sur la base ou ailleurs afin d'être exploitées immédiatement, et peuvent être stockées sur serveur. En croisant les données collectées avec des informations comme les points d'eau à proximité, les moyens d'intervention à disposition, ou les événements susceptibles de drainer de la population à proximité, il devient possible, de traiter un incident de manière complexe (mise en réseau de l'ensemble des acteurs). La base de données, rassemblant idéalement les points d'eau, les chemins et les zones d'activités permet de définir les priorités d'intervention. Les données collectées deviennent, après l'incident, une ressource permettant de déterminer les problèmes récurrents propres à chaque secteur ainsi que les moyens à mettre en place. Améliorer la sécurité des populations La sécurité des populations se voit améliorée sur plusieurs points remarquables grâce au système : Il devient possible de dépêcher des véhicules sur la zone de l'incendie, mais également sur un secteur où le risque peut s'avérer plus important bien que moins imminent (zone résidentielle, stock de matières inflammables, etc), limitant ainsi l'effet de surprise provoqué par le feu. Les informations concernant la direction et l'ampleur d'un incendie permettent de savoir quels moyens mobiliser et comment traiter la catastrophe. Le système peut également être utilisé en vue de repérer les promeneurs présents dans le secteur grâce à leur signature thermique. Le SDIUD peut également dissuader les interventions pyromanes et, selon l'étendue de la zone à surveiller, permettre la détection des individus concernés. 5/10 3057781 Information des usagers Grâce au traitement des données en temps réel, le SDIUD permet d'informer les pompiers de l'évolution de l'incendie sur la zone. Ces informations peuvent être mises à disposition d'autres acteurs comme la Préfecture, afin d'assurer la sécurité des populations en indiquant aux riverains qu'il est nécessaire d'évacuer la zone par exemple. De plus, l'évolution de la situation étant observée par le système, il est possible de graduer l'alerte pour les populations alentours : prévenir les promeneurs potentiels du danger, commencer l'évacuation d'un camping ou événement organisé à proximité de la zone dangereuse, définir les axes à risque (routes en bordure de forêt susceptibles d'être coupées à cause de l'incendie) et réorienter les flux de population en conséquence. Une fois le danger sous contrôle, les autorités sont capables de rapidement rétablir la situation grâce à l'information précise fournie par le système. Modèles envisagés 1 - Drone léger Zonage, Observation, Évolution (ZOE) Équipement : - Dispositif GPS - Caméra thermique - Caméra classique pour le vol à vue - Capteur vélocimétrique 2 - Drone lourd Processus de Limitation de Catastrophe et Neutralisation (PELICAN) Équipement : - Dispositif GPS - Caméra thermique - Caméra classique pour le vol à vue - Capteur vélocimétrique - Réserve d'eau largable 6/10 3057781 Cahier des charges Contexte et définition du problème De par le traitement des incendies, qui s'opère efficacement en utilisant des moyens classiques, la lutte et la prévention des incendies n'évolue que très peu. Des solutions chimiques existent déjà pour éteindre les feux, et différents véhicules peuvent être utilisés. Par contre, la surveillance d'une zone forestière est complexe car elle implique d'importants moyens techniques et humains (tours d'observation, observateurs, patrouilles, etc). L'efficacité de la surveillance dépend directement des moyens mis à disposition sur un secteur donné et de l'intensité des patrouilles. L'utilisation de nouvelles technologies dans la surveillance des incendies est devenue primordiale car elle facilite la prévention tout en apportant une solution économique et efficace. Objectif Notre système fait appel aux drones pour protéger une zone et signaler les incendies ou départs de feu repérés. L'objectif est d'effectuer des patrouilles fréquentes sur une zone donnée, en faisant appel à un matériel adapté en qualité et en quantité afin de permettre aux autorités d'apporter une réponse cohérente à chaque incident. Nous envisageons d'améliorer le temps de réponse des secours tout en réduisant les coûts d'intervention. Périmètre Le projet concerne en premier lieu les autorités chargées de la sécurité sur un territoire donné. Notre premier champ d'application concerne les pompiers et les feux de forêt. La résistance matérielle des drones doit leur permettre d'intervenir dans différentes régions du globe. Nos clients potentiels sont donc les services de lutte contre les incendies, en priorité dans des zones où les feux de forêt sont fréquents. Un deuxième champ d'application est d'ores et déjà envisagé, il s'agit de la surveillance de sites sensibles, tant que le survol du site est possible par un drone. La distance maintenue entre le drone et la zone à surveiller permettra d'assurer sa discrétion et d'avoir un point de vue global sur le site à surveiller. Description fonctionnelle Les fonctions Détection des écarts de température à l'aide d'une caméra thermique Définir un chemin de ronde et une zone de patrouille Transmettre les informations nécessaires aux secouristes (ampleur de l'incendie, force et direction du vent) 7/10 3057781 Détail des fonctions Détection des écarts de température à l'aide d'une caméra thermique Objectif Repérer les incendies Description Les écarts de température permettent de repérer un incendie (zone chaude) en forêt (température ambiante) Contraintes Le dispositif ne fait pas de différence entre les incendies et les feux liés à l'activité humaine Définir un chemin de ronde et une zone de patrouille Objectif Permettre au système de surveiller une zone donnée Description Le drone en vol suit un chemin donné qui permet de vérifier l'ensemble de la zone en un temps défini Contraintes Il faut prendre en compte les activités humaines et les particularités de la zone Transmettre les informations recueillies par le système Objectif Informer les services de sécurité en temps réel Description Les données collectées par le drone permettent aux pompiers d'avoir des informations précises (localisation, ampleur de l'incendie et direction du vent) Contraintes Les données sont transmises par un moyen de longue portée sécurisé (GSM par exemple) 8/10 3057781 Évaluation des coûts Prix d'un drone Drone : 2000E Caméra thermique : 500E Anémomètre : 500E Caméra de guidage : 400E Prix d'une base pour drones Container : 2500E Robot de stockage automatique : 20000E Base de rechargement par induction : 1000E Climatisation du local : 700E Système GSM : 100E Informatique : 500E Isolation du container : 300E Onduleurs : 1500E Système d'alimentation et alarme à distance : 500E Exemple d'application Pour un dispositif rassemblant 6 drones en état de vol : Drones : 3400 X 6 = 20400E Container : 27100E Pour un dispositif rassemblant 12 drones en état de vol : Drones : 3400 X 12 = 40800E Container : 27100E Il faudra tenir compte de la maintenance qui doit être effectuée régulièrement, selon la saison et le nombre de sorties, par un employé formé.