INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une situation s est constituée par les valeurs instantanées des données physiques de l’ensemble S.
Une connaissance k est un élément d’interprétation permettant d’avoir une représentation abstraite de l’environnement. Une connaissance a une dimension sémantique. La sémantique permet de donner une signification à un signe (comme un mot) en fonction du contexte.
L’ensemble K des connaissances k permet une représentation objective de haut niveau de l’environnement. Plus précisément, les valeurs de vérité instantanées de toutes les connaissances k de l’ensemble K constituent une représentation objective de la situation. Ceci à la différence de la conscience de situation, qui concerne l’interprétation qu’un opérateur peut se fait de la situation, c’est-à-dire une représentation subjective de la situation.
Par exemple, la base de connaissances mémorise un premier ensemble de règles relatives à la connaissance « Givrage ». Ce premier ensemble comporte par exemple la règle :
« Temp_air Givrage »
Ainsi, le fait que la valeur à l’instant courant de la données physique « température de l’air », Temp_air, soit effectivement inférieure à 0°C, conduit à la connaissance d’un risque de givrage (c’est-à-dire que la valeur de vérité courante de la connaissance « Givrage » prend la valeur unité).
La base de connaissances mémorise un second ensemble de règles relatives à la connaissance « Chaleur ». Ce second ensemble comporte par exemple la règle :
Une fois l’ordre séquentiel défini, on repositionne, une par une, chaque éolienne, par cet ordre séquentiel défini, en trouvant un point d’intersection libre de la grille qui maximise la production d’énergie annuelle : si aucun autre point d’intersection de la grille ne permet d’améliorer la production d’énergie annuelle, l’éolienne considérée est maintenue à sa position déterminée précédemment. On peut alors tenter de modifier la position de l’éolienne suivante dans l’ordre séquentiel défini.
Pour déterminer l’énergie annuelle produite, on tient compte bien-entendu des première et deuxième répartitions discrètes de vitesse de vent et de direction de vent et de la probabilité d’occurrence, qui sont directement dépendante de la position géographique de l’espace prédéterminé et de son environnement local (présence de forêts, de montagnes, de particularités géologiques, d’immeubles par exemple) et des caractéristiques des éoliennes.
L’énergie annuelle produite peut notamment être déterminée à partir des formules précédemment évoquées, notamment par la formule [Math 1].
Etape e2) de reproduction de l’étape e1) A la fin de l’étape e1), on ne peut a priori pas savoir si la disposition des éoliennes dans chaque grille est optimale ou si une amélioration peut encore être apportée. Pour encore optimiser la disposition des éoliennes sur chaque grille, on réitère l’étape e1) autant de fois que nécessaire tant que, lors de cette étape, on repositionne au moins une éolienne sur un point d’intersection de la grille. On arrête d’itérer lorsqu’à la dernière itération de l’étape e1), aucune éolienne n’a été repositionnée : on considère alors qu’a été trouvée la disposition optimale du nombre prédéfini d’éoliennes sur la grille considérée.
En sortie de l’étape e2), sur chaque grille considérée (correspondant à un premier couple de premier et deuxième espacements prédéfinis et à un deuxième couple de première et deuxième directions prédéfinies associé au premier couple de premier et deuxième espacements prédéfinis), on obtient une disposition finale des éoliennes sur chaque grille considérée et une production d’énergie annuelle associée à chacune de ces dispositions finale (une pour chaque grille considérée).
De préférence, à l’étape e2), on modifie l’ordre séquentiel à chaque itération de l’étape e1) de manière à limiter les chemins d’optimisation basés sur des ordres préétablis.
La illustre, de manière schématique et non limitative, un exemple de recherche d’optimisation de la méthode selon l’invention.
Pour chaque grille sélectionnée, on détermine Alg1 une première disposition Disp1 des éoliennes sur chacune de ces grilles, en tenant compte comme données d’entrée d’au moins une première répartition discrète RD1 de vitesses de vent, une deuxième répartition discrète RD2 de directions du vent, et la probabilité d’occurrences Prob de chaque vitesse de vent dans chaque direction de vent. Les caractéristiques des éoliennes et des modèles de sillage peuvent également être utilisées pour la détermination de l’énergie annuelle produite afin d’établir cette première disposition Disp1.
Les données de vent, vitesse, direction et probabilité d’occurrence de chaque valeur de vitesse dans chaque direction peuvent notamment être obtenues à partir de moyens de collecte lors d’une étape préliminaire. Ces données peuvent notamment servir à établir une rose des vents connue de l’homme du métier.
Cette première disposition Disp1 est perfectible mais de suffisamment bonne qualité pour permettre les optimisations locales des étapes ultérieures. Cette étape de détermination Alg1 de la première disposition Disp1 des éoliennes sur chaque grille sélectionnée peut être un algorithme glouton.
Cette première disposition Disp1 obtenue rapidement grâce à l’algorithme glouton est utilisée comme donnée d’entrée pour l’étape suivant d’optimisation Alg2. Cette étape d’optimisation Alg2 modifie, une à une, la position des différentes éoliennes de la première disposition Disp1, sur d’autres points d’intersection de la même grille, de manière à augmenter l’énergie annuelle produite par la ferme en testant d’autres positions possibles sur la grille, en respectant ainsi les contraintes d’alignement.
De manière plus détaillée, cette étape d’optimisation Alg2 comprend les étapes suivantes :
- on définit un ordre séquentiel OS de modification des positions des éoliennes, une par une. Cet ordre séquentiel OS peut notamment être obtenu par une fonction aléatoire.
- Puis de manière itérative, pour chaque grille sélectionnée, on modifie la position d’au moins une éolienne i, de préférence de chaque éolienne i, en réalisant les sous-étapes suivantes :
* on détermine des positions possibles PDP_i pour l’éolienne i, ces positions possibles étant la position actuelle de l’éolienne i et les points d’intersection de la grille sur laquelle aucune éolienne n’est prévue (les autres éoliennes restant à leur position, soit la position initiale issue de la première disposition, soit la position déjà repositionnée).
* on évalue Eval_i ensuite l’énergie annuelle produite pour chaque disposition possible (pour chaque position possible PDP_i de l’éolienne i à repositionner, les autres éoliennes restant à la dernière position qui leur a été fixée). L’énergie annuelle produite prend en compte les premières et deuxièmes répartitions discrètes RD1 et RD2 des vitesses et directions du vent, ainsi que la probabilité d’occurrence Prob de chaque vitesse de vent dans chaque direction du vent. Ainsi, à la fin de cette étape d’évaluation, une énergie annuelle produite correspond à chaque position possible PDP_i de l’éolienne i à repositionner.
On entend par « source lumineuse 102 » tout élément lumineux, donc apte à émettre de la lumière dans un certain intervalle de longueur d’onde, et pilotable individuellement. Les sources lumineuses 102 forment ainsi des sources élémentaires du module lumineux, qui est donc un module pixellisé. Aucune restriction n’est attachée à la technologie associée aux sources lumineuses 102, qui peuvent être des sources lumineuses à semi-conducteur, telles que des diodes électroluminescentes LEDs. L’utilisation de ces petites sources lumineuses permet une forte luminosité avec une consommation électrique réduite. Leur taille permet par ailleurs des modules lumineux de taille restreinte mais avec une résolution élevée, puisque de nombreuses LEDs peuvent alors être agencées dans le module lumineux.
Selon des modes de réalisation, chacune des sources lumineuses comporte au moins une puce à semi-conducteur émettrice de lumière dont les dimensions sont comprises entre 80μm et 300 μm. Une telle puce est appelée miniled. En variante, chacune des sources lumineuses 102 comporte au moins une puce à semi-conducteur émettrice de lumière dont les dimensions sont comprises entre 5μm et 80μm. Une telle puce est appelée microled. De telles puces peuvent être montées, directement ou indirectement, sur un substrat, tel qu’un substrat en céramique. On entend par substrat en céramique un substrat réalisé en un matériau de structure cristalline, ou partiellement cristalline ou amorphe, tel qu’un verre ou une alumine, constitué de substances essentiellement inorganiques, et qui est formé par une masse en fusion qui se solidifie en se refroidissant, ou qui est formé et porté à maturité, en même temps ou ultérieurement, par l’action de la chaleur et/ou de la pression. Avantageusement, le substrat en céramique est un substrat en alumine (Al2O3) ou bien en nitrure d’aluminium (AlN). Il est à noter que le substrat en verre (à base de borosilicate) est plus couramment utilisé du fait de ses propriétés diélectriques et de son coût de réalisation. Le substrat peut avoir une épaisseur comprise entre 400 et 600 μm, par exemple être égale à 500 μm. En variante, le substrat peut être de type circuit imprimé à haute densité, HDI PCB, avec une épaisseur comprise entre 400 et 600 μm, par exemple égale à 500μm, dans le cas d’un pilotage des sources lumineuses en matrice active, ou comprise entre 900 et 1100 μm, par exemple égale à 1mm, dans le cas d’un pilotage des sources lumineuses 102 en matrice passive.
En variante, les sources lumineuses 102 peuvent être de type LED organique, ou OLED, par exemple avec un pilotage en matrice active, aussi appelé AMOLED. Encore en variante, les sources lumineuses peuvent être des cellules LCD, pour « Liquid Cristal Display » en anglais.
Enfin, aucune restriction n’est attachée au nombre de lentilles optiques 101 et de sources lumineuses 102, ni à leur répartition. On comprendra dans la suite que les sources lumineuses 102 sont au moins aussi nombreuses que les lentilles optiques 101. Le module lumineux 100 peut par exemple comprendre plus de 100 sources lumineuses 102, par exemple entre 500 et 1000 sources lumineuses, notamment entre 700 et 800 sources lumineuses. Le module lumineux 100 apparaît ainsi comme pixellisé avec une résolution proportionnelle au nombre de lentilles optiques 101 et au nombre de sources lumineuses 102 qu’il comprend.
Un espacement de l’ordre de 1mm, ou préférentiellement inférieur à 1mm, peut être notamment prévu entre les sources lumineuses, notamment entre deux sources lumineuses contribuant à la formation d’une même image, de manière à ce que l’image apparaisse continue à un observateur observant l’image formée par les sources lumineuses 102.
Comme représenté sur la , les lentilles optiques 101 peuvent être agencées en matrice comprenant un certain nombre de lignes et un certain nombre de colonnes. Aucune restriction n’est attachée au format d’une telle matrice. Par ailleurs, les lentilles optiques 101 peuvent être réparties différemment que sous forme de matrice rectangulaire. La répartition des lentilles optiques 101 peut notamment dépendre de la forme du module lumineux 100, qui peut être un panneau avec une surface d’émission rectangulaire, carré, octogonale, ou de toute autre forme polygonale.
Le module lumineux 100 peut en outre comprendre une unité de contrôle 110 apte à piloter les sources lumineuses. Une seule unité de contrôle 110 par module lumineux 100 est représenté sur la , mais le module lumineux 100 peut également comprendre plusieurs éléments de contrôle 110 dédiés au pilotage de sous-ensembles des sources lumineuses 102. L’unité de contrôle 110 peut être monté sur la même surface que la surface d’émission du substrat comprenant les sources lumineuses 102, ou peut être montée sur la surface opposée. Dans le cas d’un montage sur la surface opposée, des trous traversants ou vias traversants, également appelés TGV, pour « Through Glass Via » en anglais, peuvent être prévus dans le substrat de manière à permettre le transfert de signaux de contrôle entre l’unité de contrôle 110 et les sources lumineuses 102, tout en permettant de cacher l’unité de contrôle 110. Le module lumineux 100 apparaît ainsi avantageusement comme « flottant ».
L’unité de contrôle 110 peut contrôler les sources lumineuses 102 :
- en matrice active : dans ce cas, l’unité de contrôle 110 commande des éléments de contrôle respectivement associé à chacune des sources lumineuses 102. Chaque source lumineuse 102 est ainsi associée à un élément de contrôle actif. Avantageusement, chaque source lumineuse 102 est montée et connectée sur l’élément de contrôle auquel elle est associée. Par exemple, chaque élément de contrôle comporte un transistor en couches minces, également appelé TFT, pour « Thin Film Transistor » en anglais, sur lequel est montée et connectée la source lumineuse 102 associée. L’ensemble de la pluralité de sources lumineuses 102 et de la pluralité d’éléments de contrôle actifs forme une matrice active. En variante, la face d’émission du substrat peut comprendre une ou plusieurs sous-couches minces de connexion, notamment d’épaisseur inférieure à 50 μm, incorporant une pluralité d’éléments de contrôle actifs, chaque élément de contrôle actif étant agencé pour contrôler l’une des sources lumineuses 102 à laquelle il est associé, et chaque source lumineuse 102 étant montée et connectée directement sur la face d’émission du substrat, sensiblement au droit d’un élément de contrôle de la ou des sous couches minces de connexion, auquel elle est connectée. Chaque élément de contrôle peut être de type microcircuit intégré comprenant au moins une transistor et une mémoire ;
- en matrice passive : dans ce cas, l’unité de contrôle 110 connecte et déconnecte séquentiellement chacune des sources lumineuses à une alimentation et à la masse. Dans ce cas, les sources lumineuses 102 peuvent être montées directement sur la face d’émission du substrat, formant une matrice passive, et l’unité de contrôle 110 peut être agencée pour contrôler la matrice passive en fonction d’instructions de contrôle reçues, notamment pour afficher des informations de signalisation dans différents champs lumineux, comme détaillé dans ce qui suit. Un tel mode de réalisation permet de s’affranchir des éléments de contrôle nécessaire dans le pilotage en matrice active. Afin de réaliser une telle matrice passive, le module lumineux 100 peut comprendre une pluralité de dispositifs de pilotage, non représentés sur la , de l’alimentation électrique fournie aux sources lumineuses, les dispositifs de pilotage pouvant être monté sur la face opposée à la face d’émission du substrat. Chaque dispositif de pilotage peut être monté sur la face opposée à proximité d’un trou traversant pour piloter l’alimentation électrique fournie à une source lumineuse 102 de l’autre côté du trou traversant, sur la face d’émission de lumière du substrat.
Il est désormais possible, au moyen d’une unique unité de contrôle 110, de piloter plusieurs centaines de sources lumineuses. Par exemple, des unités de contrôle standards permettent le contrôle d’une matrice de 16*48, soit 768 sources lumineuses. Ainsi, de manière avantageuse, un module lumineux comprenant entre 700 et 750 sources lumineuses, ou mieux, comprenant une matrice de 16*48 sources lumineuses 102, permet d’utiliser une unique unité de contrôle 110 standard, tout en permettant une résolution élevée. Les coûts associés au module lumineux sont ainsi réduits, et l’utilisation de l’unité de contrôle 110 est optimisée.
Selon l’invention, chaque source lumineuse 102 est agencée en regard de l’une des lentilles optiques 101 de manière à former une association de source lumineuse et de lentille optique et de manière à projeter de la lumière à l’extérieur du module lumineux 100. Pour chaque association, une position relative de la source lumineuse 102 et de la lentille optique 101 et au moins une caractéristique optique de la lentille optique 101 définissent un champ lumineux au sein duquel une lumière émise par la source lumineuse 102 au travers de la lentille optique est visible 101.
Le champ lumineux définit une zone de l’espace à l’intérieur de laquelle un observateur peut voir la lumière émise par la source lumineuse 102 et déviée par la lentille 101 qui lui est associée. Il peut être défini par une plage angulaire dans une première direction, par des plages angulaires dans deux directions ou par un cône de lumière.
Par exemple, sur la , le module 100 est représenté avec une face d’émission s’étendant dans un plan vertical Y-Z, avec une direction d’émission principale selon un axe X. L’axe X peut correspondre à un axe avant-arrière d’un dispositif lumineux dans lequel le module lumineux 100 est intégré, voire à un axe avant-arrière d’un véhicule automobile dans lequel est intégré le dispositif lumineux comprenant le module lumineux 100. L’axe Z est un axe vertical et l’axe Y peut ainsi être un axe gauche droite du dispositif lumineux ou du véhicule automobile.
De manière préférentielle, le champ lumineux de chaque association de source lumineuse et lentille optique est défini par un ensemble de positions dans un plan horizontal. Par exemple, il peut s’agir d’une plage angulaire dans un plan horizontal, les angles pouvant être mesurés par rapport à la direction X. Il peut également s’agir d’un angle par rapport à la direction X associé à une largeur de faisceau lumineux. Des exemples de champs lumineux seront illustrés plus en détails en référence aux figures suivantes. Le champ lumineux délimite ainsi une partie de l’espace située en avant du module lumineux 100 et dans laquelle la lumière émise par la source lumineuse 102 est visible.
En variante, les champs lumineux peuvent être définis par leur positions dans un plan vertical, par exemple par des angles par rapport à la direction X. De manière complémentaire, le champ lumineux peut être défini par un angle dans le plan horizontal et un angle dans le plan vertical, ou par la position de l’axe d’un cône par rapport à l’axe X, et de l’angle de génération du cône.
* on retient comme position Pos_i de l’éolienne i la position possible PDP_i qui correspond à la valeur maximale de l’énergie annuelle produite à l’étape Eval_i.
* On obtient ainsi une nouvelle disposition Disp_N des éoliennes dans l’espace déterminé. Cette nouvelle disposition comprend les dernières positions des éoliennes déjà positionnées ainsi que la nouvelle position Pos_i de l’éolienne i.
La boucle B1 permet ensuite de sélectionner F1 l’éolienne suivante de l’ordre séquentiel (i devient i+1) défini afin d’effectuer la même procédure pour les éoliennes suivantes.
Une fois que toutes les éoliennes ont été repositionnées par la boucle B1, on réitère plusieurs fois, pour chaque grille sélectionnée, les étapes de détermination de l’ordre séquentiel OS, et de la boucle B1 pour chacune des éoliennes, une par une, la boucle B1 comprenant pour chaque éolienne i à repositionner la détermination des positions possibles PDP_i, l’évaluation de l’énergie annuelle produite Eval_i pour chaque position possible, le choix de la position Pos_i de l’éolienne i à repositionner et la définition de la nouvelle disposition Disp_N.
En réitérant plusieurs fois ces étapes, on peut améliorer l’énergie annuelle produite par la ferme. Modifier à chaque fois l’ordre séquentiel (par un tirage aléatoire à chaque fois par exemple) permet encore d’améliorer l’énergie annuelle produite.
La boucle B2 se termine lorsqu’au cours de la dernière boucle B1 réalisée, aucune éolienne n’a été repositionnée (toutes les éoliennes ont été maintenues à la même position que celle obtenue à l’itération précédente).
Une fois la boucle B2 terminée, la dernière disposition Disp_N obtenue devient la disposition finale DispM pour la grille sélectionnée.
Pour choisir la disposition définitive des éoliennes, on peut alors comparer toutes les dispositions finales des différentes grilles, et choisir quelle disposition permet de maximiser l’énergie annuelle produite. C’est cette disposition finale qui maximise l’énergie produite que l’on retient et qui devient la disposition définitive. On peut alors construire les éoliennes aux positions prévues selon la disposition définitive dans le site physique de l’espace prédéterminé pour obtenir une ferme éolienne.
Etape f) de détermination de la disposition définitive des éoliennes dans l’espace prédéterminé et de construction de la ferme
A partir de chaque disposition finale des éoliennes obtenues sur chaque grille, on compare la production d’énergie annuelle de chacune de ces dispositions finales et on choisit la disposition finale qui a la production d’énergie annuelle la plus élevée pour maximiser le rendement de la ferme. On détermine alors la disposition définitive des éoliennes de la ferme comme correspondant à cette disposition finale optimale.
A partir de la disposition définitive obtenue, on peut alors construire les éoliennes de la ferme aux positions correspondant à la disposition définitive dans l’espace prédéterminé. Grâce à l’utilisation de grilles, les éoliennes seront alignées selon deux directions et selon des lignes régulièrement réparties dans l’espace, de manière à répondre aux contraintes opérationnelles et aux contraintes spécifiques à l’offshore.
Dans la méthode précédente, les étapes a) à f) (en dehors la partie de l’étape f) concernant la construction de la ferme éolienne) peuvent être mises en œuvre par un ordinateur, un serveur ou un supercalculateur. Les étapes a) à f) constituent alors une méthode de positionnement des éoliennes dans un espace prédéterminé.
L’invention peut également concerner un produit programme d’ordinateur mettant en œuvre la méthode de positionnement des éoliennes dans un espace prédéterminé, constituée des étapes a) à f) (en dehors la partie de l’étape f) concernant la construction de la ferme éolienne) décrites précédemment à partir de moyens informatiques, comme un ordinateur, un téléphone portable ou une tablette. Le produit programme d'ordinateur peut être téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur ou un serveur, et il comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre de la méthode de positionnement selon l'une des caractéristiques précédentes, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur ou sur un téléphone portable. En effet, la méthode de positionnement décrite précédemment est particulièrement adaptée pour être implémentée sur des moyens informatiques. Elle peut ainsi être mise en œuvre de manière simple et des résultats peuvent être obtenus rapidement.
L’invention concerne également une ferme éolienne obtenue à partir de la méthode de construction d’une ferme éolienne telle que décrite précédemment. Cette ferme permet un bon rendement énergétique en tenant compte des données statistiques du vent sur le site considéré et en tenant compte de contraintes d’alignement pour la construction de la ferme.
La illustre de manière schématique et non limitative un exemple de création d’une grille dans un espace prédéterminé.
L’espace prédéterminé Esp comprend deux zones Z1 et Z2 non connexes et non convexes.
« Temp_air > 20°C => Chaleur »
Ainsi, le fait que la valeur à l’instant courant de la la données physique « température de l’air », Temp_air, soit effectivement supérieure à 20°C, conduit à la connaissance qu’il fait chaud (c’est-à-dire que la valeur de vérité courante de la connaissance « Chaleur » prend la valeur unité).
La base de connaissances mémorise un troisième ensemble de règles relatives à la connaissance « Vent ». Ce troisième ensemble de règles comporte par exemple les règles :
« Wind_speed > 30 kn => Vent »
Ainsi le fait que la valeur à l’instant courant de la donnée physique « vitesse du vent », Wind_ speed, soit effectivement supérieure à 30 kn, conduit à la connaissance qu’il y a du vent (c’est-à-dire que la valeur de vérité courante de la connaissance « Vent » prend la valeur unité).
«Wind_speed > 10 kn AND Wind_direction > 220°
AND Wind_direction Vent »