Brevet FR3135958A1 — publié le 20231201

Dispositif comprenant - un hydrophone (1) configuré pour mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique ; - une unité de calcul (2) configurée pour comparer un résultat d’un traitement du signal sous-marin à un seuil d’alerte pour le résultat du traitement et configurée pour émettre via un réseau de télécommunications une instruction de commande de réduction d'un effet du bruit antropo-phonique sur un animal marin, lorsque le résultat du traitement dépasse le seuil d’alerte ; - une interface (3) configurée pour recevoir l’instruction de commande via le réseau de télécommunications et configurée pour exécuter automatiquement l’instruction de commande. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Dispositf pour limiter l'impact du bruit sous-marin généré par les activités humaines sur la faune marine. La présente demande concerne le domaine de la protection des espèces marines sensibles à la pollution sonore et notamment celles des mammifères marins. L’art antérieur connaît des bouées marines munies d’hydrophones et de moyens de télécommunications. Ces bouées sont avantageusement mises en réseau pour surveiller le niveau sonore d’origine animale ou biophonique ou bio-phonique dans les océans, notamment dans les parcs marins, aux fins, par exemple, de détecter et de recenser ou d’étudier les mammifères marins munis d’un biosonar. L’art antérieur connaît aussi des bouées marines munies d’hydrophones pour mesurer les sources de pollution sonore d’origine humaine ou sources de bruit anthropophonique ou antropho-phonique, lors de chantiers marins, notamment d’éoliennes pour lesquels on recense des pollutions sonores associées à la force ou à la fréquence d'un battage de pieu, au régime d'un moteur d’un navire, à la vitesse d’un forage , aux énergies en kilojoules ou à la force des explosifs utilisés pour creuser le fond des océans ou encore les ondes associées à l’air comprimé des techniques de prospection sismique par « Air Gun ». Des niveaux maximum ou seuils d’alerte pour le bruit anthropophonique sont par ailleurs déterminés ou déterminables, dans l’art antérieur, pour de nombreuses espèces marines. Toutefois, dans l’art antérieur, la diminution du bruit anthropophonique sous-marin pour une faune sous-marine est un problème difficile. La présente demande concerne un dispositif comprenant - un hydrophone configuré pour mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique ; - une unité de calcul configurée pour comparer un résultat d’un traitement du signal sous-marin à un seuil d’alerte pour le résultat du traitement et configurée pour émettre via un réseau de télécommunications une instruction de commande de réduction d'un effet du bruit antropo-phonique sur un animal marin, lorsque le résultat du traitement dépasse le seuil d’alerte ; - une interface configurée pour recevoir l’instruction de commande via le réseau de télécommunications et configurée pour exécuter automatiquement l’instruction de commande. Dans des variantes: - le résultat du traitement est un niveau du bruit anthropo-phonique. - le résultat du traitement est une probabilité de présence d’un animal marin. - le résultat du traitement est corrigé selon une information reçue d’un centre de calcul. - le seuil d’alerte est un seuil défini de manière autonome par l’unité de calcul. - le seuil d’alerte est un seuil reçu d’un centre de calcul. - l’unité de calcul est une unité de calcul embarquée sur une plateforme en mer. La présente demande concerne aussi un procédé comprenant les étapes suivantes: - mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique ; - comparer un résultat d’un traitement du signal sous-marin avec un seuil d’alerte pour le résultat du traitement et émettre une instruction de commande de réduction d'un effet du bruit anthropo-phonique sur un animal marin, lorsque le résultat du traitement dépasse le seuil d’alerte; - recevoir l’instruction de commande et exécuter automatiquement l’instruction de commande. Dans des variantes le procédé comprend une ou plusieurs des étapes supplémentaires suivantes : - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un contrôle d’une source du bruit anthropo-phonique. - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un contrôle d’une propagation du bruit anthropo-phonique. - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un déclenchement de moyens de répulsion de l’animal marin. Il est entendu au sens de la présente demande par « plateforme en mer », notamment une bouée, un navire ou un drone. Il est entendu au sens de la présente demande qu’une unité de calcul pourra définir un seuil d’alerte de manière autonome, notamment au moyen de sa mémoire ou de capteurs ou d’hydrophones ou d’autres moyens auxquels elle a accès, si cet définition est effectuée sans utiliser un réseau de télécommunications ou autrement dit localement. Liste des figures : La présente demande sera mieux comprise ne lien avec la liste des figures ci-dessous dans laquelle : : La représente un hydrophone, relié à une unitée de calcul embarquée sur une bouée et munie de moyens de comparer un bruit reçu d’un navire à un seuil d’alerte pour une faune environnant le navire ainsi que des moyens d’émission d’une instruction ou commande de réduction du bruit destinée au navire, si le seuil d’alerte est dépassé, le navire est muni d’une interface de réception de l’instruction et de moyens débrayables manuellement, d’exécuter automatiquement cette commande, notamment via le pilote automatique du navire pour réduire automatiquement le régime du moteur afin de respecter la faune marine. Alternativement, le navire peut être un navire procédant à un battage de pieu et la commande exécutée automatiquement par le système de battage en réduisant la force ou la fréquence ou l’énergie du battage. Modes de réalisation : La présente sera aussi mieux comprise en lien avec les modes de réalisations détaillés ci-dessous. D’un point de vue général, la présente demande peut concerner : - des modes de réalisation utilisant des hydrophones courants de l’art antérieur pour la détection des mammifères marins, qui sont normalement adaptés à la biophonie et à l’anthropophonie, cette dernière partie du signal étant alors considérée cependant comme un bruit au sens du rapport signal sur bruit ; ceci présente l’avantage pour ces modes d’une compatibilité matérielle avec les parcs d’hydrophones existants. - des modes de réalisation utilisant un hydrophone ou plusieurs, qui sont spécialement adaptés à la mesure de l’anthropophonie avec l’avantage de nécessiter moins de traitement pour améliorer le rapport signal sur bruit mais l’obligation d’installer des hydrophones dédiés à ces modes. L’invention peut être mise en œuvre avec un hydrophone quelconque, pourvu qu’il soit configuré pour (au sens de « apte à ») mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique. Dans un premier mode de réalisation, une bouée disposée dans un parc marin et utilisée pour la détection de mamifères marins au moyen d’un hydrophone omnidirectionnel, dont la sensibilité et la bande passante sont adaptées à la détection des mammifères comme les dauphins ou les baleines, est utilisée. Une telle bouée est munie de moyens d’émission, via un réseau de télécommunications, de données sur les mammifères marins détectés dans une zone d’écoute d’un hydrophone, en complétant, le plus souvent, les informations sonores reçues, par des informations de salinité de l’eau et de température pour préciser la vitesse du son dans l’eau. Ces bouées sont couramment mises en réseau et permettent de trianguler et de détecter la position éventuellement tridimensionnelle de mammifères marins émettant des sons sous-marins. Le signal reçu par la bouée est traité par filtrage pour privilégier une détection d’un bruit occasionné par les activités humaines ou anthropophonie, par rapport au bruit émis par les organismes vivants ou biophonie. Par exemple, on limitera numériquement la bande de fréquence du signal reçu par l’hydrophone à une bande allant de la limite basse de détection en fréquence de l’hydrophone par exemple 1Hz, jusqu’à une fréquence numérique de coupure basse, par exemple 40kHz(filtre passe-bas), définissant la partie anthropophonique du signal reçu par ce choix, alors que pour détecter les dauphins ou d’autres mammifères, la bande passante est couramment numériquement limitée au-delà de 40kHz (filtre passe-haut) jusqu’à la limite haute de détection en fréquence de l’hydrophone , par exemple 200kHz , définissant la partie biophonique du signal reçu. Il sera possible d’effectuer sur le signal sous-marin comprenant un bruit d’origine humaine ou anthropo-phonique, tout traitement permettant d’obtenir un résultat permettant de distinguer un signal d’intérêt du bruit constitué par le reste du signal comme notamment : le calcul d’un niveau du bruit anthropo-phonique ou d’une probabilité de présence ou de détection d’un animal marin comme un mammifère, puis de le comparer à un seuil d’alerte de même nature calculé en local ou reçu d’un centre de calcul distant , afin d’émettre une commande de réduction automatique du bruit d’origine humaine ou des ses effets sur une faune marine ou un animal marin et de s’assurer de sa réception par des moyens propres à réduire automatiquement ces effets à compter de cette réception. Un résultat de calcul sur la partie anthropohonique du signal du type niveau sonore ou de bruit, peut être utilisé pour fournir un signal d’alerte en lui soustrayant un seuil d’alerte en bruit anthropohonique pour une faune marine à protéger et ce signal de dépassement de seuil critique pour la faune marine peut alors être émis par les mêmes moyens de télécommunications de la bouée que ceux utilisés pour la détection des mammifères marins dans l’art antérieur. Un résultat sur la partie bio-phonique du signal du type probabilité de présence, peut être utilisé pour fournir aussi un signal d’alerte, en lui soustrayant un seuil pour cette probabilité de présence (analogue à un seuil de décision) et ce signal indiquant la présence d’un animal, peut alors être émis par les mêmes moyens de télécommunications de la bouée que ceux utilisés pour la détection des mammifères marins dans l’art antérieur. Notamment, on pourra modifier numériquement la quantité d’information dans un message émis par la bouée. Par exemple, un signal AIS émis par la bouée pourra être enrichi de ce signal d’alerte, mais tout autre réseau de télécommunications disponible au niveau de la bouée ou sur un navire de retransmission, pourra être utilisé comme par exemple un réseau de satellites ou un réseau satellitaire. Ce signal d’alerte peut alors être reçu par une interface de réception apte à commander automatiquement des mesures de réduction du bruit anthropophonique. Une boucle d’asservissement en bruit anthropophonique peut donc être mise en place sur la zone de détection sonore de la bouée ou zone d’écoute, pouvant atteindre aisément plusieurs kilomètres. Notamment pour une bouée munie d’une unité de calcul embarquée, utilisant des techniques d’intelligence artificielle de type par apprentissage ( Deep learning ), lui permettant, en simplifiant le traitement du signal sonore, de diminuer sa consommation électrique et de la rendre inférieure à l’énergie collectée par des panneaux solaires sur la bouée, pour une autonomie importante, la mise en œuvre de la solution de ce premier mode pourra être permanente et en temps réel ou en quasi temps réel. Alternativement à une bouée, l’émission d’un signal d’alerte peut aussi être réalisée dans ce mode de réalisation par des moyens de calcul embarqués sur un navire relié à un hydrophone en communication avec le navire, ce qui permet des moyens de calcul plus puissants et des moyens d’émission à grande distance depuis le navire, sur un réseau de télecommunications du navire. Dans un mode alternatif de réalisation, un navire pourra collecter par WIFI des seuils d’alerte de plusieurs bouées et transmettre ces données à un réseau satellitaire pour sa réception par une interface de réception connectée au réseau et apte à commander automatiquement des mesures de réduction du bruit anthropophonique sur la zone d’écoute des bouées. Dans tous les modes de réalisation de la présente demande, on aura finalement une interface de mesure apte à réaliser une mesure d’un signal comprenant un bruit anthropophonique ( par exemple un hydrophone ) une unité de calcul apte à créer un signal d’alerte en comparant le résultat d’un traitement de la mesure à un seuil pour ce résultat de traitement ( unité de calcul embarquée sur une bouée ou un navire ) avec une interface d’émission du signal d’alerte sur un réseau de télécommunications et au moins une interface de réception apte à prendre en compte automatiquement le signal d’alerte pour déclencher des mesures aptes à préserver la faune marine des effets néfastes de la pollution sonore correspondant au signal d’alerte : soit en réduisant le niveau sonore auquel est soumis pour la faune marine dans la zone de détection, soit en éloignant les mammifères de cette zone par des mesures de répulsion ou par toute autre mesure de nature à rendre la pollution sonore sans effet sur la faune marine. En pratique, la mesure de seuil pourra être prédéfinie ou statique ou obtenue par l’unité de calcul par ses propres moyens ou bien avantageusement, communiquée à l’unité centrale en temps réel, par une source extérieure, comme un centre de calcul ( à terre ou éventuellement en mer). On pourra adapter la réponse ou l’absence de réponse automatique, en fonction de toute information disponible dans une base de données actualisées, pertinentes pour la zone écoutée ou collectées par les bouées à l’écoute de cette zone. Par exemple, si un recensement dynamique des dauphins est disponible pour la zone écoutée dans une base de données ou par un ou plusieurs hydrophones selon le présent mode, il sera possible que le signal d’alerte soit modifié par l’unité de calcul ou que l’interface ne prenne pas en compte l’alerte compte tenu de ce qu’aucune espèce à protéger n’est recensée ou estimée probable dans la zone écoutée. Dans tous les modes de la présente demande, un centre de calcul pourra soit corriger le résultat obtenu par la bouée, soit changer la méthode de calcul du résultat sélectionnée par la bouée, soit modifier le seuil d’alerte à utiliser par la bouée, soit modifier la méthode de calcul utilisée par la bouée pour calculer ce seuil d’alerte. Une fiabilité et une pertinence améliorées peuvent ainsi être obtenues pour l’envoi d’une commande de réduction de bruit, par liaison de l’unité de calcul à un centre de calcul. Une partie biophonique du signal enregistré par un hydrophone pourra être naturellement utilisée pour déclencher une réduction de la pollution sonore en cas de détection de mammifère marin. Une partie anthropo-phonique du signal enregistré par un hydrophone pourra être naturellement utilisée pour déclencher une réduction de la pollution sonore en cas de niveau sonore trop élévé. Le seuil choisi pour un niveau de bruit d’origine humaine maximal pourra prendre en compte toute norme adaptée à une espèce marine : mammifères marin (dauphins, baleines, marsouins, …) mais aussi crustacés (crevettes) ou mollusques (coquille saint Jacques,…) ou poissons ou oiseaux plongeurs ou planctons ou larves. Le niveau ou seuil d’alerte pourra être de type : Seuil de masquage Seuil de modification de comportement ; Seuil de perte d’audition temporaire (TTS) Seuil de perte d’audition permanente(PTS). Il sera aussi possible si aucune espèce à protéger n’est considérée présente dans une zone écoutée, de ne pas émettre de signal d’alerte sur le réseau, de le neutraliser dans le réseau ou de ne pas le recevoir ou de ne pas l’exécuter, en fonction des informations disponibles via le réseau sur la zone d’alerte ou écoutée. Il sera donc possible de réduire un bruit anthropophonique de façon objective et quantifiée sur une zone écoutée et équipée selon l’invention, en fonction notamment d’un événement de bruit intense ou de présence d’un animal à protéger. Le signal d’alerte pourra être un signal binaire pour une application de sécurité concernant la pollution sonore sous-marine (pour un niveau sonore détruisant la faune marine par exemple) ou un signal analogique pour une application de pilotage de cette pollution sonore sous-marine. Dans différents modes de réalisation de l’effet de l’invention, qui est la diminution des effets de l’anthropophonie sous-marine sur une faune marine, il sera possible de procéder par : Une réduction directe des sources de bruit d’origine humaine ; Une réduction indirecte du bruit humain en agissant sur la transmission ou la propagation ou l’absorption du signal sonore des sources dans le milieu sous-marin ; Une organisation de mesures d’éloignement des animaux à protéger, pour les inciter à éviter ou à sortir de la zone écoutée, par des signaux de répulsion propres à chaque espèce à protéger. Lorsque la source sera un battage de pieu, il sera ainsi possible de réaliser une diminution automatisée de la force du battage ou de sa fréquence Lorsque la source de bruit sera un forage, il sera ainsi possible de réaliser une diminution automatisée de la vitesse du forage. Lorsque la source de bruit sera un moteur d’un navire croisant dans la zone écoutée, il sera ainsi possible de réaliser une diminution automatisée de la vitesse du navire par exemple via son pilote automatique. Lorsque la source de bruit sera des explosions ou du bruit de canons à air comprimé (« Air guns ») on pourra agir sur la quantité d’explosifs ou en réduisant le niveau de bruit des canons à air, selon les indications du constructeur. L’exécution automatique de la réduction du bruit conformément au signal d’alerte, dans la zone écoutée, pourra aussi être obtenue, dans tous les modes de l’invention, par un déclenchement automatique d’un rideau de bulles ou du déploiement automatique filets réducteurs de bruit ou du déclenchement automatisé de signaux lumineux ou sonores répulsifs, de nature à éloigner des espèces protégées. Dans tous les cas où la sécurité sera potentiellement impactée par l’invention, un débrayage de l’invention par coupure manuelle de son action automatique sera prévue et sa mise en euvre laissée à l’initiative du personnel en charge du contrôle de la source de bruit ou de la mesure anti-bruit, et ce, dans tous les modes de la présente demande. Un navire effectuant des travaux d’installation d’éoliennes ou une plateforme pétrolière effectuant des forages, pourront ainsi être rendus compatibles avec une faune marine présente dans une zone d’écoute munie d’hydrophones interfacés avec un réseau de communications et utilisés selon l’enseignement de la présente demande. Tous les modes de la présente demande décrits jusqu’à présent, peuvent être réalisés sans modification des hydrophones installés, pour peu qu’ils couvrent une bande de fréquence recouvrant les activités humaines et animales, ce qui est courant dans l’art antérieur. Ce mode est un mode préféré pour l’invention. L’enseignement de la présente demande s’étend aussi à l’utilisation comme hydrophone d’un hydrophone plus spécifiquement adapté aux signaux d’origine humaine qu’aux signaux d’origine animale, matériellement ou par conception, comme par exemple un hydrophone de bande passante faible, par exemple de l’ordre de 1Hz à 20kHz ou 40Khz. Ce type d’hydrophone pourra être sélectionné notamment pour éviter une saturation du signal ou pour son coût réduit. Le cas de l’utilisation d’hydrophones adaptés pour la biophonie, notamment de bande passante élevée de quelques centaines de kHz (KiloHertz) sera toutefois préféré pour une mise en œuvre de l’invention à partir d’installations pré-existantes. En effet, dans ce cas, les dispositifs et les procédés de la présente demande peuvent être aisément déployés sur un parc d’hydrophones existants par des mises à jour logicielles du traitement de signal des hydrophones et du réseau de télécommunications de ceux-ci, ainsi que des unités de calcul pour leur permettre de produire un signal d’alerte. De nombreuses variantes ou modes de réalisation de l’enseignement de la présente demande sont possibles sans sortir de cet enseignement : - un réseau de bouées relié à une bouée mère de capacité de transmission supérieure à une bouée, en débit ou en distance pourra être prévu; - des capteurs de salinité, de composition de l’eau et de température pourront être prévus pour l’unité de calcul du signal d’alerte ou du seuil d’alerte pour améliorer la précsion de leur détermination ou de leur mesure ; - une communication par câble ou électromagnétique entre l’hydrophone et l’unité de calcul pourra être envisagée - un réseau de télécommunications de tout type pourra être envisagé; - une communication à une autorité maritime des signaux d’alertes pourra être prévue. L’invention peut réaliser un asservissement d’une source de bruit marine d’origine humaine à un niveau inférieur à tout niveau normalisé imposé par une autorité maritime dans ses eaux, en fixant une consigne ou seuil d’alerte à l’asservissement qui régule cette source de bruit défini par cette autorité. L’invention est suceptible d’applications industrielle dans le domaine de la réduction de la pollution sonore sous-marine dans les parcs marins. Dans le cadre de la présente demande, il sera possible d’introduire des probabilités d’habitat d’espèces à protéger dans une zone écoutée par des hydrophones, pour calculer un seuil d’alerte. Il sera aussi possible d’utiliser un ou un ensemble de centres de calcul pour aider une unité de calcul à produire un signal d’alerte fiabilisé : calcul des informations sur les espèces présentes (base de données sur les probabilités d’habitat, alerte de bouées de détection de mammifères marins) et sur les conditions océanographique (modèle de température, salinité, bouée bathy-célémétrique). Une unité de calcul de faible puissance de calcul comme un Raspberry Pi embarqué sur une bouée pourra ainsi recevoir des informations d’un centre de calcul à terre ou de plusieurs, aux fins de réaliser l’enseignement de la présente demande. Le centre de calcul à terre pourra récupérer ainsi notamment des informations issues de base de données, sur les habitats des mammifères marins et d’autres bouées de détection de mammifères marins ou de bouées sur l’eau (température, salinité, turbidité, …). Dans ce contexte, il sera ainsi possible d’envoyer des informations qualitatives, traitées donc légères bien adaptées à une transmission bas débit vers la bouée, pouvant être utilisées par la bouée de la présente invention pour sélectionner les bons seuils critiques à comparer en fonction des espèces détectées ou les plus probables, et aussi de corriger les mesures de bruit de la source en fonction d’information sur la propagation acoustique (température, salinité, nature des fonds…) et du chorus acoustique en présence (AIS d’un navire passant au loin mais non ciblé par la mesure de bruit, fort vent, …). Dispositif comprenant : - un hydrophone (1) configuré pour mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique ; - une unité de calcul (2) configurée pour comparer un résultat d’un traitement du signal sous-marin à un seuil d’alerte pour le résultat du traitement et configurée pour émettre via un réseau de télécommunications une instruction de commande de réduction d'un effet du bruit antropo-phonique sur un animal marin, lorsque le résultat du traitement dépasse le seuil d’alerte ; - une interface (3) configurée pour recevoir l’instruction de commande via le réseau de télécommunications et configurée pour exécuter automatiquement l’instruction de commande. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le résultat du traitement est un niveau du bruit anthropo-phonique. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le résultat du traitement est une probabilité de présence d’un animal marin. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le résultat du traitement est corrigé selon une information reçue d’un centre de calcul. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le seuil d’alerte est un seuil défini de manière autonome par l’unité de calcul. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le seuil d’alerte est un seuil reçu d’un centre de calcul. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l’unité de calcul est une unité de calcul embarquée sur une plateforme en mer. Procédé comprenant les étapes suivantes: - mesurer un signal sous-marin comprenant un bruit anthropo-phonique ; - comparer un résultat d’un traitement du signal sous-marin avec un seuil d’alerte pour le résultat du traitement et émettre une instruction de commande de réduction d'un effet du bruit anthropo-phonique sur un animal marin, lorsque le résultat du traitement dépasse le seuil d’alerte; - recevoir l’instruction de commande et exécuter automatiquement l’instruction de commande. Procédé selon la revendication 8 comprenant l’étape suivante : - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un contrôle d’une source du bruit anthropo-phonique. Procédé selon la revendication 8 comprenant l’étape suivante : - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un contrôle d’une propagation du bruit anthropo-phonique. Procédé selon la revendication 8 comprenant l’étape suivante : - exécuter automatiquement l’instruction de commande, via un déclenchement de moyens de répulsion de l’animal marin.