EP3856365A1 - Systeme de prevention et d'intervention pour la lutte contre les incendies et procede de mise en oeuvre d'un tel systeme - Google Patents

Systeme de prevention et d'intervention pour la lutte contre les incendies et procede de mise en oeuvre d'un tel systeme

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Publication number
EP3856365A1
EP3856365A1 EP19789866.1A EP19789866A EP3856365A1 EP 3856365 A1 EP3856365 A1 EP 3856365A1 EP 19789866 A EP19789866 A EP 19789866A EP 3856365 A1 EP3856365 A1 EP 3856365A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drone
fire
module
central station
control unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19789866.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric BOS
Xavier DESJARDINS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space SAS
Original Assignee
Airbus Defence and Space SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space SAS filed Critical Airbus Defence and Space SAS
Publication of EP3856365A1 publication Critical patent/EP3856365A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A62C—FIRE-FIGHTING
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    • A62C3/0242—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires with delivery of fire extinguishing material by air or aircraft by spraying extinguishants from the aircraft
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
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    • A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
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    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B17/005—Fire alarms; Alarms responsive to explosion for forest fires, e.g. detecting fires spread over a large or outdoors area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
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    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke

Definitions

  • the technical field of the invention is that of fire prevention and intervention systems.
  • the field relates in particular to mobile firefighting intervention equipment.
  • Document DE10201 6212645 proposes a fire intervention system which combines a fire alarm system comprising a central unit and a plurality of detectors, with a drone.
  • the triggering of a detector sends an alert to the central unit which then sends the drone a set signal comprising an intervention zone and a reference fire state.
  • the drone while moving to the presumed place of the fire, performs checks by its detection means before triggering an extinguishing action.
  • the drone may in particular comprise a container equipped with a dispersion nozzle for releasing, on fire, an extinguishing agent such as water, foam or carbon dioxide. We understand that such a drone makes it possible to avoid untimely triggering of fire-fighting measures.
  • the present invention aims to further improve the responsiveness of existing fire systems.
  • a zone security system comprising a central station in communication link with drones, each drone comprising at least one localization unit in the zone and a propulsion unit controlled by a trajectory control unit, characterized in that each drone comprises: - a fire detection unit comprising at least one thermal camera,
  • a fire intervention unit comprising at least one container retaining a gas capable of combining with oxygen to suppress a fire, this gas being liberable by an opening for expelling the container under the action of a trigger and
  • the central station is in communication link with fire detection units each associated with a determined location, these fire detection units being able to send geo-localized alerts to the central station .
  • the gas capable of combining with oxygen to smother the fire preferably combines with the hot oxygen molecules, the result of the combination of the gas with the oxygen occurring under the form of a gas harmless to human beings, the gas capable of combining with oxygen to smother the fire being stored in solid form and sublimating in contact with air by promoting its expulsion.
  • control unit stores the number of containers available, this number being decremented on each new release and transmitted to the central station.
  • each extinguisher drone comprises an obstacle detector module in communication with the control unit, the obstacle detector module calculating a new trajectory as a function of the current trajectory and as a function of a solid obstacle detected or as a function of an obstacle corresponding to a space in which the temperature exceeds a maximum memorized threshold.
  • each drone comprises an anemometer and a module for determining the force and the direction of the wind, the control unit further comprising a module for determining the intervention position from the data provided by the wind strength and direction determination module.
  • Another object of the invention relates to a method of implementing a security system according to the invention, characterized in that it comprises:
  • each drone sends to the central station an information message representative of the number of operational containers, each time a new container is triggered.
  • the invention advantageously provides an automated prevention and intervention system for fighting fires.
  • the reactivity time is improved in particular due to decision-making by the drone, whether rolling or flying, and the fact of diffusing a gas combining with oxygen atoms to smother the fire.
  • Extinguishing drones can, for example, broadcast the entire contents of a cartridge held by an arm and oriented towards fire.
  • a flying drone can also drop a cartridge into or near the fire.
  • the fire-fighting system allows intervention at an early stage while ensuring the safety of personnel.
  • an existing alarm system comprising alarm triggering devices is coupled to a central station and to fire extinguisher drones carrying out both prevention and intervention operations.
  • Each fire extinguisher drone can be assigned to a part of the monitored area that it sweeps regularly.
  • Fire extinguisher drones can therefore reinforce a detection system and make it possible to detect fires even in the event of a deficiency in alarm detection devices.
  • fire extinguisher drones can also communicate directly with each other to overcome the limits of the telecommunications network.
  • the system of the invention is therefore a system that is both preventive and reactive, which makes it possible to improve intervention times compared to systems of the prior art.
  • FIG. 1a shows a schematic representation of an exemplary system of the invention
  • FIG. 1b shows a schematic representation of an example of an extinguisher drone according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic example of the division into parts of the surveillance zones of a site to be protected
  • FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary method according to the invention
  • FIG. 4 shows an example of a drone comprising an on-board control unit according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic example of an on-board control unit as illustrated in Figure 4;
  • FIG. 6 shows an example of implementation of a detection and avoidance function
  • FIG. 7 shows an example of implementation of a secure landing function
  • FIG. 8 shows an example of implementation of a surface tracking function
  • FIG. 10 shows a schematic example of a drone according to the invention comprising in particular an on-board control unit and an autopilot module;
  • FIG. 12 shows a schematic example of a drone system according to the invention
  • the SY security system is both a preventive system, that is to say surveillance for fire detection and a reactive system, that is to say rapid intervention on detected fires.
  • the objective of the intervention may be to extinguish the fire, especially if it is early, or to contain the fire before reinforcements arrive, especially if the fire is widespread.
  • the site to be protected can be indoors, that is, it can be a closed building like a factory or warehouse, or outdoors, that is, it can be an outside perimeter, like a perimeter around a factory.
  • the site can also be mixed, that is to say include at least one building and a perimeter around the building (s).
  • the SY system can advantageously supplement a pre-existing fire alarm system on the site to be protected, comprising at least one DA alarm triggering device.
  • DA alarm triggering devices can be manual, such as a push button, or automatic, such as a smoke detector or a heat detector.
  • the SY system illustrated in Figure 1a, has a central station SS connected to the DA alarm triggering devices of the fire alarm system.
  • the central station SS receives an alert from a trigger device DA when it has tripped.
  • the central station SS is connected to several DA alarm triggering devices.
  • the SY security system also includes fire extinguisher drones
  • DR. DR fire extinguisher drones are unmanned vehicles. DR fire extinguisher drones can be aircraft or land vehicles. These fire extinguisher drones can therefore be flying or rolling or have several modes of mobility including, for example, a flying mode and a rolling mode.
  • fire extinguisher drones can make decisions without receiving instructions from an operator.
  • the DR fire extinguisher drones for example of the aircraft type, comprise a control unit UC.
  • Control unit is understood to mean a data processing device comprising for example a processor or other calculation bodies and one or more memories storing, for example, program data, drivers, also known in English as drivers, or data representative of the environment from one or more sensors.
  • the UC control unit for example, records and processes data such as mission data and data from sensors.
  • the mission data correspond to the mission assigned to the drone.
  • the control unit addressing commands to the autopilot of the control unit allows the control unit in particular to modify its current mission to adapt to its environment.
  • the control unit UC carries out, for example, the execution of programs which can call on subroutines to perform functions and sub-functions for processing the stored data.
  • a functional module is for example composed of one or more functions or sub-functions carried out by one or more programs or sub-programs and executed by one of several calculation bodies, the execution data being stored temporarily or permanently.
  • the control unit UC thus comprises modules which can perform functions and which can communicate with one another so as to be able to cooperate.
  • Each DR fire extinguisher drone is for example assigned to a ZS part of the monitored area. As shown by way of example in FIG. 2, each part of the monitored zone ZS comprises at least one fire extinguisher drone DR and at least one alarm triggering device DA.
  • the monitored area is divided into five parts of monitoring areas ZS1, ZS2, ZS3, ZS4 and ZS5 of variable sizes.
  • the surveillance zone part ZS1 thus comprises two DR fire extinguishing drones and a DA alarm triggering device
  • the surveillance zone part ZS2 comprises a DR fire extinguisher drone and a DA alarm triggering device
  • the surveillance zone part ZS3 has a DR fire extinguisher drone and two DA alarm trigger devices
  • the surveillance zone part ZS4 has a DR fire extinguisher drone and two DA alarm trigger devices
  • the surveillance zone part ZS5 has a DR fire extinguisher device and a DA alarm triggering device.
  • the number of DR fire extinguisher drones and the number of DA alarm triggering devices in a given part of the ZS surveillance zone may for example depend on the area of the part of the ZS surveillance zone or on the probability that a fire declares itself in this part ZS. Indeed, a part of the ZS surveillance zone comprising a toxic products processing unit has a higher probability of a fire breaking out than a part of the surveillance zone comprising an administrative building.
  • the parts of the surveillance zone ZS cover the entire surveillance zone corresponding to the site to be protected.
  • certain areas of the site to be protected are intentionally not covered, for example an area with an oven or a forge.
  • the system SY comprises three drones fire extinguishers DR.
  • Each DR fire extinguisher is capable of communicating with the central station SS.
  • Drones may also be able to communicate directly with each other.
  • a telecommunications network is for example a mesh network or mesh network according to Anglo-Saxon terminology.
  • Mesh network means a network having a topology in which all the hosts are connected peer to peer without a central hierarchy.
  • a telecommunications network is for example a radio frequency communication network, for example of the Bluetooth or WiFi type.
  • the telecommunications network makes it possible in particular to exchange alerts or update or initialization signals between the central station SS and the DR fire extinguisher drones.
  • the central station allows centralization of information and coordination between drones.
  • the central station SS is thus configured to receive signals from the DR fire extinguisher drones when these detect a fire when scanning their part of the surveillance zone ZS.
  • the central station can also receive alerts, via a wired network, from DA alarm triggering devices. Each alert relating to a fire detection or fire departure is associated with geographic location data.
  • a signal comes from a DR fire extinguisher drone, it is for example associated with a PI intervention position which is the position of the fire that the DR fire extinguisher drone has detected.
  • the alert is thus geo-located.
  • the position of the alert can also correspond to the position of the drone.
  • the autonomy of the drones allows them to detect a fire or a departure of fire from an approximate location.
  • the alarm triggering devices generally transmit an approximate position, this geo-localized alert can be operated by a drone coming in reinforcement, the geo-localized alert being previously assigned to it by the central station.
  • the drone with a fire detection module can also provide a precise location of the fire calculated in relation to its current position.
  • the central station can also associate an intervention zone with it, this zone then being scanned by the drone to which the alert is assigned. For example, if it is a detector, it only detects consequences of the fire such as a rise in temperature or the presence of smoke and if it is an alarm button. Such an alarm only alerts to the presence of a fire nearby.
  • the alert can thus be associated with an intervention zone ZI. This intervention zone will be established near the DA alarm triggering device.
  • the intervention zone ZI is therefore part of the zone corresponding to the site to be protected.
  • This intervention area can have a size that depends on the type of DA alarm triggering devices and on the general distribution of all the DA alarm triggering devices.
  • An ZI intervention zone may have overlapping parts with the parts of zones assigned to other drones. The drones thus reinforce or supplement the fire surveillance of a system comprising alarm triggering devices.
  • a drone When a drone receives a geo-localized alert in the form of an intervention zone, its control module will perform a scan of this intervention zone ZI in order to precisely locate the fire or the start of fire before to intervene on the fire.
  • the drone can also report a false alert to the central station.
  • the drone can also determine an intervention position, for example as a function of the force and direction of the wind, before intervening on the fire.
  • the central station SS is also configured to process the alert or the alarm signal and transmit the alert or the alarm signal to at least one DR fire extinguisher.
  • the processing can notably consist in the selection of one or more DR fire extinguisher drones, depending for example on the position of the DR fire extinguisher drones in relation to the PI intervention position associated with the alert or in relation to the area d ZI intervention associated with the alarm signal or depending on the availability of DR fire extinguisher drones.
  • the transmission of the alert or the alarm signal to the DR extinguisher drones allows them in particular to determine a trajectory to go to the intervention position PI or to go to the intervention zone ZI and scan it to locate the 'fire.
  • a scan can also be performed by going to the intervention position.
  • a scan can also be performed around the intervention position.
  • a DR fire extinguisher drone illustrated in FIG. 1 b, comprises at least one container RA containing a diffusible extinguishing agent and at least one trigger DE configured for, when activated, performing an action on the reserve of diffusing agent RA.
  • the reserve of diffusible extinguishing agent RA is for example in the form of a cartridge of cylindrical shape closed by a plug.
  • the cap is for example capable of melting from a certain temperature.
  • the diffusible extinguishing agent can be contained in the reserve of extinguishing agent RA in solid, liquid or gaseous form. It may or may not be under pressure.
  • the diffusible extinguishing agent is for example in the form of a gas stored in the solid state and sublimating in contact with air.
  • the expelled gas combines with the oxygen molecules to smother the fire.
  • the gas is preferably a gas attracted by the hot gas molecules.
  • the gas is preferably of a type which does not cause material damage to the elements with which it comes into contact because the result of the combination is very largely in gaseous form.
  • the gas expelled and the result of the combination with dioxygen is preferably not harmful to human health.
  • drones are not limited in their interventions since even in the event of a false alarm, the diffusion of the extinguishing agent has no other consequence than the reduction of the reserves of diffusible extinguishing agent RA of the drone extinguisher DR.
  • the DR fire extinguisher drone is thus programmed to intervene early as soon as a fire or the start of a fire is detected.
  • the drone also gains in autonomy compared to the central station SS.
  • the cartridge used comprises for example a reserve of determined volume in which is stored a compound in the solid state intended to pass directly to the gaseous state in contact with air. Sublimation facilitates expulsion in a directional jet. The expulsion time until exhaustion of the extinguishing agent is for example between 50s and 150s. The weight of the cartridge is for example between 300g and 450g.
  • a container can for example be loaded on an unmanned aircraft.
  • One to twenty containers are, for example, loaded on an aircraft. For land drones, the number of containers can be further increased.
  • a container is for example held by a mobile arm of the drone or fixed to the DR extinguisher drone, its contents being thus released on the fire according to the positioning of the drone.
  • the expulsion orifice is for example closed by a cover intended to be destroyed or another type of plug intended to be removed for the expulsion of the agent.
  • the cover is for example intended to be melted under the effect of a primer.
  • a container can also be dropped directly onto the fire or into a nearby area.
  • the plug can be removed before dropping or in the case, for example, of a wax plug, the latter can melt directly under the effect of temperature.
  • Each extinguisher drone DR comprises at least one propulsion unit UP and a trajectory control unit UT configured to control the propulsion unit UP so as to obtain a determined trajectory.
  • the trajectory control unit of a flying drone comprises for example an autopilot module.
  • Each DR fire extinguisher drone can include an obstacle detector. Thus an object not listed in a topology memorized by the drone and located on a calculated trajectory of the drone can be avoided.
  • the UC control unit communicates with the obstacle detection module and can determine a new trajectory when an obstacle is detected on the current trajectory.
  • the control unit UC can then transmit the new trajectory thus determined to the trajectory control unit UT in order to adapt the trajectory of the fire extinguisher drone DR to the presence of the detected obstacle.
  • the autonomy of the drone is thus reinforced, the presence of an obstacle being taken into account automatically.
  • Each DR extinguisher drone also includes at least one UD fire detection unit performing detection of a fire or the start of a fire by, for example, a thermal camera or other types of thermal sensors or a detector. smoke.
  • control unit UC can be configured to determine a new trajectory when a space having an excessively high temperature is detected. This space has, for example, an average temperature above a critical threshold memorized. This ensures that the DR fire extinguisher drone remains at a sufficient distance from the fire which avoids damaging it.
  • the control unit UC can also carry out a video and / or thermal acquisition relayed to the central station for verification by a human operator.
  • Each DR fire extinguisher includes at least one UL location unit such as for example a GPS module.
  • Each drone can also store topology data of the area to be monitored or of a part of the area to be monitored which is allocated to it.
  • the control unit UC of each fire extinguisher drone DR includes a module for scanning the area of the MB. "Scanning an area” means the action of traversing that area.
  • This scanning module of the area part MB is configured to determine a scanning trajectory so as to cover the whole of this area part by the thermal camera. The scanning trajectory is transmitted to the trajectory control unit UT.
  • the extinguisher drone DR then follows the scanning trajectory which allows it to cover all of its part of the surveillance zone ZS so as to be able to detect there, if necessary, a fire or the start of a fire using its detection unit. UD fire detection.
  • the control unit UC of each DR fire extinguisher drone also includes a communication module MA with the central station MA.
  • This communication module sends at least one signal representative of an alert and comprising a location. This location is for example the position of the drone or the position of the detected fire calculated by the intervention module from the position of the drone.
  • a DR extinguisher drone automatically generates a signal to signal the presence of a fire detected during the scanning of its part of the surveillance zone.
  • a drone sent to the reinforcement zone will thus confirm the position of the fire or the start of the fire or provide additional information on a extent of the fire not initially known.
  • the control unit UC of each fire extinguisher drone DR comprises an alert management module MG sent by the central station SS.
  • This module of alert management MG receives an alert associated with a location or an intervention zone ZI.
  • the alert management module then generates a new trajectory for progression towards the detected fire.
  • the drone can carry out a scan to detect the fire or the start of a fire, all along the new trajectory of the drone or near the location indicated, such as in the intervention zone for example.
  • the control unit UC of each DR fire extinguisher includes an MS communication management module.
  • This MS communication module receives an alert signal associated with a PI intervention position issued by the central station SS or by another fire extinguisher drone DR.
  • the alert management module determines a new trajectory for progression to a PI intervention position. This new trajectory is transmitted to the trajectory control unit UT.
  • the control unit UC also includes a module for determining the intervention position MP from the measurements of the fire detection unit UD.
  • the intervention position determination module MP evaluates the position of PI intervention according to the detected position of the fire. An intervention position is determined thanks to all the parameters characterizing a fire in addition to the environmental data relating to wind or relief.
  • Each DR fire extinguisher includes a thermal camera and a unit for acquiring one or more images.
  • the intervention position determination unit MP can update the intervention position calculated as a function of the thermal images successively generated by the thermal camera. The evolution of the fire is thus taken into account.
  • the control unit UC of each extinguisher drone DR also includes an intervention module Ml triggering the release of the extinguishing agent from the container in the event of fire detection or the start of a fire.
  • the intervention position can be calculated above the fire or the start of the fire. For example, a container is dropped above the fire. The agent's expulsion port may be destroyed before dropping or the container may be dropped directly into the fire, for example in the case of an expulsion port closed by a wax plug.
  • the trajectory to the release position is for example calculated as a function of a minimum safety altitude.
  • the UP propulsion unit comprises for example one or more rotary wings so as to allow hovering. More generally, the trajectories can be defined more freely and therefore adapted to each intervention situation.
  • the container can also be held by a drone in the direction of the fire, at a determined distance from the fire.
  • the application of the extinguishing agent is done as close to the fire and allows effective action.
  • the intervention position calculation unit can generate an intervention trajectory such as a circular trajectory around the position of the fire or departure of the fire.
  • each DR fire extinguisher drone may include an anemometer.
  • the intervention position determination module determines an intervention position from the fire and direction position and from the wind speed. Thus, the presence of wind is taken into account in the diffusion of the extinguishing agent.
  • each DR fire extinguisher drone includes for example a camera and a video acquisition unit performing an acquisition and retransmission of a video stream to the central station SS.
  • the drone performs a scanning step E1.
  • Each DR extinguisher drone performs a scan of the part of the surveillance zone ZS which is allocated to it and stored in memory.
  • the scanning step E1 can also be followed by a substep E1 1 of reception by the central station SS of an alert associated with an intervention zone ZI, coming from an alarm triggering device DA .
  • the central station After this reception, the central station performs a next substep E12 for processing and transmitting the alert to the fire extinguisher drone DR.
  • the central station selects the drone.
  • the central station for example, checks the conditions of proximity of the drone in comparison with the other drones, in relation to the location of the alert.
  • the central station also checks the information memorized on the capabilities of the drone and in particular its reserves of extinguishing agent.
  • the alert is then transmitted to the drone.
  • the drone then performs a sub-step E13 of receiving the alert and determining a trajectory for progression towards the intervention zone ZI. After determining the new trajectory, the drone performs a substep E14 of transmitting the trajectory to the trajectory control unit UT. The drone thus scans to the indicated location or to the indicated intervention area.
  • the scanning step E1 can also be followed by a substep E1 1 1 of reception by the fire extinguisher drone DR of a signal associated with an intervention position PI and of determining a trajectory for progression towards the PI intervention position by the alert management module.
  • the alert is transmitted by the central station SS.
  • the drone transmits the trajectory to the trajectory control unit UT.
  • the drone then performs a scan until the location of the alert.
  • the drone then performs the intervention step E2 on the fire or the start of the fire.
  • the drone is for example placed on an area next to the fire and sprays the agent on the fire.
  • the drone also sends its location along with fire detection or fire start information to the central station.
  • the position transmitted by the drone is updated and provides additional information on the extent of the fire or its progression.
  • the position of the drone also provides more precise information to the central station on the location of the fire.
  • the central station performs a step of updating the parts of the surveillance zone allocated to each of the drones. Drones not requisitioned by an alert are for example distributed over a remaining area to be monitored.
  • Each drone in scanning mode resets its trajectory according to the new part of the area memorized.
  • This new trajectory can be calculated as a function of the data acquired by each extinguisher drone DR concerning its environment, for example by means of the obstacle detector, the smoke sensor or the thermal camera.
  • the method may also include a step E4 of evaluation, by the control unit UC of the extinguisher drone DR, of the presence of a fire at the end of a time delay corresponding to the duration of action of the container.
  • the drone can thus activate another container to continue its intervention on the fire if a present this fire is detected.
  • One or more containers of extinguishing agent can be triggered simultaneously with each intervention.
  • DR fire extinguisher drones are, for example, in the form of unmanned aircraft, as shown in FIG. 4.
  • Each drone comprises a control unit UC.
  • the control unit UC includes, for example, a data storage and processing UM unit and one or more CE environment sensors.
  • the UC control unit is installed on a P100 flying platform including an SV flight control system.
  • This control system notably includes an AP autopilot module.
  • a flying platform means the assembly comprising in particular the carrying structure, the thrusters and the flight control system capable of ensuring the stability of the unmanned aircraft during the flight and the execution of flight commands.
  • the flight control system further includes an autopilot module allowing the execution of the received flight commands. These commands can relate, for example, to the execution of a movement, a rotation or a trajectory within the flight space provided by the mission.
  • the P100 flying platform is, for example, of the rotary wing or fixed wing type. As shown in Figure 4 the flying platform can be in the form of a hexacopter. This hexacopter is here from a commercial drone whose radio frequency control module is for example kept as a safety measure, even if a resumption of commands in manual mode by the operator, would only allow to perform maneuvers approximate in comparison to the control sequences which can be carried out by the control unit UC.
  • the UM data storage and processing unit is a computing device comprising in particular a processor and a memory connected by communication, addressing and control buses, as well as interfaces and communication lines in connection with the system.
  • the means for establishing this data link between the control unit and the flight control system can for example be in the form of a link via a USB port.
  • the AP autopilot module is capable of managing the flight controls of the flying platform.
  • the autopilot module is for example capable of executing direct instructions such as moving from a first point of determined GPS coordinates to a second point of determined GPS coordinates or traversing a given trajectory or even maintaining the flying platform in hovering flight. above a given point.
  • the autopilot can also be configured to execute instructions such as forward, backward or move right or move left, at a specified speed.
  • the autopilot can also be configured to execute instructions such as moving up or down, at a determined speed, or rotating to the right or left.
  • the SV flight control system may also include:
  • GPS module allowing in particular the execution of flight control comprising trajectories between determined geographical coordinates, - an inertial unit also designated by IMU ("Inertial Mass Unit", in English) and
  • the transceiver allows for example a direct resumption of control by the operator for safety, but is however not absolutely necessary, even if in practice, this radiofrequency transceiver will be kept for additional safety or in a disabled state.
  • An environment sensor is for example a rangefinder type sensor, namely a sensor capable of measuring one or more distances between the drone D and one or more objects in its environment.
  • a range finder type environment sensor are a LIDAR, a RADAR or any other range finder type sensor according to English terminology.
  • environmental sensor is meant a sensor generating data representative of its environment, such as for example, a sensor capable of measuring one or more distances between the drone and an object in the environment of the drone, a sensor for receiving sound signals. or digital or analog electromagnetic signals, a sensor for receiving light signals.
  • a range finder can for example measure distances along a line of points according to a viewing angle of the sensor. The viewing angle can be arranged for example under the drone or in front of the drone.
  • the rangefinder can also take measurements in different fields of vision all around the drone.
  • the rangefinder is for example of the "range finder" type such as a LIDAR.
  • control unit UC is able to use the data from the environment sensor to modify the control of the drone D by transmitting modified commands to the flight control system SV and in particular by giving commands to Flight modified in the AP autopilot module, without the need for an operator acting from a central station.
  • the central station for unmanned aircraft is also referred to as a ground station.
  • the decisions taken by the control unit UC on the basis of the environmental data supplied by the environment sensor (s) CE allow adaptability to different types of mission.
  • the control unit programmed specifically for a mission can for example execute the mission despite certain incomplete data, such as partially known cartographic data.
  • Examples of missions are for example, the exploration of a disaster area including the search for mobile terminals, with for example in the event of detection, an approach phase to establish a communication link of sufficient quality, then a stationary phase initiating a data exchange with the detected mobile terminal (s).
  • the exchange of data includes, for example, the transmission of information or questions and the waiting for an answer or an acknowledgment of receipt.
  • the search and communication sensor with mobile terminals is for example used in collaboration with a range finder detecting obstacles around the drone in order to stop a search flight or an approach flight in the event of obstacle detection. For example, a fire detected near a mobile terminal will be treated as a priority.
  • Another example of a mission includes for example a landing in an unknown or ill-defined zone, as described in more detail below. Landing may be necessary to respond to a fire.
  • a mission includes, for example, the deposit of a charge, such as a reserve of extinguishing agent, in an unknown or ill-defined geographical area.
  • a charge such as a reserve of extinguishing agent
  • Such a load can also be a payload itself comprising one or more sensors and communication means deployed in the field.
  • FIG. 5 schematically represents an example of architecture of the on-board control unit UC.
  • the on-board control unit UC includes for example its environment sensor CE generating data representative of the environment of the drone stored in memory of the storage and processing unit of UM data. Data collection is managed here by a TC data collection module.
  • the UM data storage and processing unit can also transmit configuration data to the CE environment sensor.
  • the UM data storage and processing unit which includes for example a processor and a memory, allows the execution of programs may use subroutines to perform functions and sub-functions for processing stored data.
  • a functional module is thus composed of one or more functions or sub-functions performed by one or more programs or sub-programs.
  • the computer executes in particular stored programs allowing the transmission of flight command sequences to the AP autopilot module.
  • the SF05 module which performs the autopilot driver function, allows the transmission of command sequences interpretable by the autopilot.
  • An obstacle avoidance S&A module for carrying out an obstacle detection and avoidance type function, also known in English as "Sense and Avoid”;
  • a landing module SL for the realization of a secure landing also designated in English by "Safe Landing";
  • An FS surface tracking module for performing a remote positioning function for a surface and maintaining this distance when the drone is moving, also known in English as "Follow a surface";
  • the SF05 driver communication module with the SV flight control system of the platform and in particular with the AP autopilot module.
  • the TC module for data collection and in particular the data from the environment sensor or even data from the SV flight control system of the flying platform such as positioning data, provided by the IMU and by the GPS , - The EX module for execution of a memorized programmed mission.
  • the modules shown diagrammatically in FIG. 5 can be electronic modules physically connected in the control unit UM or can be programs or subroutines installed in the memory of the control unit UC.
  • the SF04 and SF08 communication modules with a central station are used to establish a data link with the central station. Indeed, the accomplishment of a mission by a drone generally requires feedback from the drone, as for example when the mission requires exploration.
  • the central station S can also transmit parameters to modify the mission, in particular as a function of the data generated by the environment sensor.
  • the obstacle avoidance S&A module avoids unknown obstacles on the initially programmed path or unexpectedly occurring on this path such as moving objects.
  • An example of implementation of the obstacle avoidance module will be described in more detail below.
  • a drone having complex functions of adaptability to a partially unknown environment or of adaptability to a changing environment can easily be implemented.
  • the FS surface tracking module allows for example to facilitate the inspection of a building, without knowing precisely the layout of this building.
  • the surface tracking module can also be used to inspect another object of interest or to carry out an approach phase. An example of implementation of the surface tracking module will be described in more detail below.
  • these functions provide additional autonomy to the drone by allowing it to react to many situations. So a drone losing its communication link will for example be able to continue its mission or to stop it in a safe way by a secure landing. Functions can be performed alone or in combination.
  • the environment sensor can for example be in the form of a LIDAR type sensor installed on the flying platform with its angle of vision towards the before, the data generated by this sensor being used for the detection of obstacles in front of the drone.
  • the S&A detection and avoidance module uses, for example, several sub-modules.
  • the S&A detection and avoidance module can thus associate, thanks to the TC data collection module, time information or "timestamp" (according to English terminology) stored with each data acquired by the CE environment sensor.
  • the S&A detection and avoidance module associates, with the TC data collection module, time information with each positioning datum provided by the AP autopilot module.
  • Associated positioning data includes, for example, data generated by the IMU and data generated by the GPS.
  • the IMU generates tilt and roll data.
  • the GPS notably generates longitude, latitude and altitude data.
  • the stored dated data coming from the environment sensor are then merged, by a fusion sub-module SF02, with the dated positioning data coming from the flight control system.
  • Data from positioning include the inclination provided by the IMU inertial unit.
  • the metadata thus obtained are then formatted using the correction sub-module SF03, processing the data representative of the environment according to the positioning information of the flying platform, so as to obtain more precise information.
  • the correction consists for example in taking into account the inclinations in pitch and in roll of the drone with respect to the horizontal, for example to eliminate zones of obstacles corresponding in fact to a flat horizontal ground lying under the drone but detected from the tilts.
  • the corrected information shows, for example, the presence of a surface close enough to the drone, in front of the latter, to be considered an obstacle.
  • the detection threshold applied by the S&A avoidance and detection module is for example adjusted as a function of the advance speed of the drone.
  • the correction sub-module SF03 allows an interpretation of the data collected to assess whether the detected objects constitute real obstacles. Thus a detected object outside the trajectory followed by the drone is not taken into account and does not trigger an avoidance action.
  • the detection and avoidance module S&A can also trigger the activation of a mapping sub-module SF06 classifying in memory the corrected information having triggered the obstacle detection. All of this detected obstacle information associated with geographic positions of the drone can then be exploited, this data being representative of a map of obstacles. By triggering bypass actions, the drone then constitutes an increasingly rich obstacle map where the obstacle zones are calculated by the drone itself.
  • the S&A detection and avoidance module comprises for example a sub-module SF09 for selecting an action from among several determined avoidance actions.
  • An emergency stop and hover stabilization for example for a rotary-wing aircraft type drone
  • the determination of a new trajectory involves the transmission of the new flight command sequence to the driver module SF05 in order to be transmitted to the autopilot module AP.
  • the SF05 driver module then formats the commands addressed to the autopilot.
  • the driver module SF05 By simply changing the driver module SF05, it is easy to implement the obstacle detection and avoidance function, or another function, for another platform.
  • Another such flying platform comes from a commercial drone, for example.
  • this instruction is for example transmitted to the autopilot module AP, via the driver module SF05 .
  • a reception sub-module SF04 On reception of the message from the central station, a reception sub-module SF04 performs for example the reception and addressing of the instructions in the on-board control unit.
  • the sub-module SF09 for selecting the avoidance action can also trigger several actions simultaneously or sequentially.
  • the on-board processing and storage unit comprises a radio transceiver 70 in communication link with the central station.
  • the landing module SL comprises, for example, the data collection module TC comprising itself, as described above:
  • the SF03 correction sub-module processing data representative of the environment based on positioning information from the flying platform.
  • the landing module SL can also include the mapping sub-module SF06.
  • Representative data of a mapping of obstacles can be used but also enriched by data representative of obstacles detected on the ground.
  • Several types of obstacles are for example memorized during the activation of the mapping sub-module SF06 according to the type and configuration of the environment sensor (s).
  • a space with an average temperature above a memorized critical temperature, for example, will be considered as an obstacle at the same time as a target which should be approached as much as possible.
  • the map updated by the mapping sub-module SF06 is used by the sub-module SF10 for selecting a landing zone for the drone D.
  • the selection of the point or the landing zone is made on the basis previously determined criteria, such as the need for a relatively small slope, a flat surface with a determined extent of the area or even the absence of mobile obstacles.
  • the obstacle map shows an extended fixed area for which the sub-module SF10 for selecting a landing area has calculated a slope and an inclination below the acceptable thresholds memorized.
  • the sub-module SF10 for selecting a landing zone then stores the data representative of the geographic positioning of this validated landing zone.
  • the trajectory calculation sub-module SF07 can then be activated by the landing module SL to determine the trajectory to the memorized validated landing zone.
  • the flight control sequences up to the validated landing zone, generated by the trajectory calculation sub-module SF07, are then supplied to the command formatting sub-module SF05, the formatted flight control sequences then being transmitted to the AP autopilot.
  • the drone can perform an exploration action, including enriching the obstacle mapping data .
  • a safety landing sub-module SF1 1 can also be activated simultaneously.
  • the safe landing SF1 1 sub-module triggers, during the loss of altitude, according to the data provided by the TC module. data collection, an assessment of the landing area, the accuracy of this assessment increasing as the drone loses altitude.
  • the safe landing SF1 1 sub-module can also include an emergency stop function causing, for example, the drone to stop in hovering flight.
  • the safe landing sub-module SF1 1 can in particular invalidate the landing zone to trigger the search for a new landing zone.
  • FIG. 8 An example of implementation of the FS surface tracking module is illustrated in FIG. 8. Its purpose is for example to perform, by means of an CE environment sensor such as a LIDAR arranged with its field of vision frontally or laterally. compared to the drone, monitoring at height and distance from a substantially vertical area to be covered. The area thus traversed is for example simultaneously analyzed by another analysis sensor or by a camera of the flying platform. The analyzed data thus collected are for example associated with the detected environmental data or with the positioning data generated by the flying platform. A building can thus be analyzed quickly and precisely. It is thus possible to inspect the surface of an object whose arrangement, in particular its external surface and its orientation, is not known in advance. We could also consider tracking a surface on a moving object.
  • an CE environment sensor such as a LIDAR arranged with its field of vision frontally or laterally.
  • the area thus traversed is for example simultaneously analyzed by another analysis sensor or by a camera of the flying platform.
  • the analyzed data thus collected are for example associated with the detected environmental
  • the two-dimensional path is for example determined by an entry point B95, an exit point E97, an inspection height H99, an inspection step S96 and an inspection width D98 stored.
  • the three-dimensional path is for example determined by an entry point B92, an exit point E93, an inspection height H94, an inspection width W91, an inspection depth L90 and an inspection step S89 memorized.
  • the SF12 sub-module is thus adapted to generate flight commands, so as to maintain a substantially constant distance between the drone D and the surface to be inspected while traversing this surface.
  • the adaptation of the mission is then carried out permanently.
  • the surface monitoring module FS calls, for example, the sub-module SF08 for formatting data intended for the central station.
  • This SF08 module transfers for example:
  • FIG. 10 shows an example of a drone D comprising different hardware components.
  • the UC on-board control unit includes an CE environment sensor and a UM data storage and processing unit.
  • the on-board control unit UC also includes an energy supply module E.
  • the P100 flying platform includes C flight instruments such as a GPS, an IMU ("Inertial Mass Unit”) or a camera, such as a thermal imaging camera.
  • C flight instruments such as a GPS, an IMU ("Inertial Mass Unit") or a camera, such as a thermal imaging camera.
  • the P100 flying platform is therefore able to execute flight commands given to it.
  • the flight control system SV may also include a radio frequency communication module for communicating with a central station, in particular to allow, for security reasons, to take back commands from the central station, as explained above.
  • thermal or infrared detector or even several of these detectors covering several areas around the drone.
  • the P100 flying platform also includes a load transport system allowing the dropping of an extinguishing agent cartridge or the deployment in situ of a payload such as a measuring instrument in communication link with the central station .
  • a D drone can thus drop payloads in different places. Again, this type of complex mission can be carried out on the basis of reasonable technical, human and financial resources.
  • FIG. 11 illustrates an example of sequencing the flight of the drone D in the case of a landing function. As it appears in FIG. 11, the flight sequencing carried out by the UM control unit gives the drone considerable autonomy.
  • FIG. 11 illustrates the relationships between the functions implemented by the control unit UC and the flight phases of the flying platform P100.
  • flight phases are:
  • control unit UC can for example carry out an analysis of the landing zone to determine a point suitable for the landing of the drone D.
  • the analysis can for example be a sweeping of the ground carried out using the environment sensor.
  • control unit can trigger a search by ground sweep.
  • the control unit can also initiate a return to the base station or its take-off point, after a determined number of unsuccessful attempts to find landing zones.
  • a mode of waiting for instructions from the base station can also be triggered by sending a specific request to the base station.
  • the UC control unit can also trigger an emergency landing in degraded mode, for example if the drone's Batt battery level is too low.
  • the landing zone can be selected, for example as a function of the inclination and flatness, but according to greater tolerance thresholds or according to the criterion of least ailments.
  • the drone system S comprising the drone D and the central station is also suitable for many missions due to the considerable autonomy of the drone.
  • the mission can for example be continued despite a temporary interruption of data link with the central station.
  • the drone is notably able to trigger actions to re-establish this data link.
  • the mission may also include partially known areas to be explored with feedback to the central station.
  • FIG. 12 illustrates an example of an S drone system comprising:
  • the elements 81 intended for the ground essentially comprise a central station B.
  • the central station B can comprise supply means, means of data processing and storage, means of communication with the drone.
  • the base station B makes it possible to recover the information sent by the drone D, including any instruction requests if the control unit UC cannot make a decision.
  • a ground operator can for example use the base station B to send settings to the drone D.
  • Drone D includes the UC control unit and the P100 flying platform.
  • the flying platform includes:
  • a power supply module E comprising a Batt battery and a PdM power distribution module
  • a flying platform P comprising a mechanical support structure Str and propulsion means Prop.
  • radio frequency radio communication module "ground / onboard communication”.
  • the FLC camera can be included in the on-board control unit UC or in the flight control unit SV.
  • the UC control unit thus includes modules allowing it to both interface with the P100 flying platform and to interpret the data acquired in particular by its CE environment sensor (s).
  • the S drone system allows, for example, to carry out complex missions autonomously, without requiring operator intervention on the ground.
  • the data communication means 80 comprise a communication link L established between a ground communication interface GL and a flight communication interface AL.
  • this in-flight communication interface is included in the on-board control unit, unless otherwise indicated.
  • the power supply tools 79 include in particular the batteries of central station B.
  • the on-board control unit is for example supplied with energy by the battery of the flying platform.
  • the drone S can also be configured during the flight, in a simple manner, for example by indicating to it an area to be monitored. For example, the operator identifies a risk area and transmits the coordinates of this area of interest to the drone. The operator communicates with the drone from the central station in communication link with the drone. This simple parameter allows the drone to adapt its mission in real time. Adaptation is in fact largely based on environmental sensors.
  • the detected environment can be under the drone, above the drone, in front, behind or on the sides.
  • the detections carried out by the drone are for example memorized and formatted by being associated with a corresponding geographical position before being transmitted to the central station.
  • the operator will have the option of establishing communication with detected cell phones to request information directly from people on site.
  • the drone returns to its starting point once the surveillance zone is fully covered.
  • the functions performed by the drone will be for example:
  • Another example of use case concerns for example the deployment of a charge or the activation of a cartridge.
  • the drone S can take into account its real environment to accomplish its mission without requiring a high precision preliminary location. It is the drone itself which acquires the data on the field of operations in order to land, for example on the roof of a building.
  • the drone S allows an efficient deployment in a simplified way by landing in an unknown or approximately known area.
  • the effective deployment of a load or the activation of a cartridge of extinguishing agent indeed requires a precise location of the environment and the landing zone. Drone D when it arrives near a fire location, for example, will detect and find a landing zone with a sufficient level of security.
  • Another example concerns the detection by drone D of toxic gases forming, for example, a cloud.
  • Some factories have a need to detect toxic clouds that can form from their site of establishment.
  • the drone system makes it possible to carry out this type of mission simply and at low cost.
  • This type of toxic cloud detection can be performed preventively or in the event of an accident on the site.
  • the detection of a smoke cloud or a heat source can also constitute the detection of an obstacle taken into account by the drone performing an avoidance maneuver.

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Abstract

L'invention concerne un système de sécurisation d'une zone, une station centrale étant en liaison de communication avec des drones où chaque drone comprend : - une unité de détection d'incendie comprenant au moins une caméra thermique, - une unité d'intervention sur incendie comprenant au moins un conteneur retenant un gaz apte à se combiner à l'oxygène pour étouffer un feu et - un module de commande comprenant un module de balayage (MB) d'une partie (ZS1) de la zone, mémorisée par le drone, en fonction de laquelle une trajectoire de balayage est calculée, le module de commande commandant un déclencheur de l'unité d'intervention lors d'une détection de feu et remontant, à la station centrale, une alerte incendie comprenant au moins une information de localisation.

Description

SYSTEME DE PREVENTION ET D’INTERVENTION POUR LA LUTTE CONTRE LES INCENDIES ET PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE D’UN TEL SYSTEME
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des systèmes de prévention et d’intervention pour la lutte contre les incendies. Le domaine concerne notamment les équipements mobiles d’intervention pour la lutte contre les incendies.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Le document DE10201 6212645 propose un système d’intervention sur incendie qui combine un système d’alarme incendie comportant une unité centrale et une pluralité de détecteurs, à un drone. Le déclenchement d’un détecteur entraîne l’envoi d’une alerte à l’unité centrale qui envoie alors au drone un signal consigne comportant une zone d’intervention et un état d’incendie de référence. Le drone, en se déplaçant sur le lieu présumé de l’incendie, effectue des vérifications par ses moyens de détection avant de déclencher une action d’extinction. Le drone peut notamment comprendre un conteneur équipé d’une buse de dispersion pour libérer, sur le feu, un agent extincteur tel que de l’eau, de la mousse ou du gaz carbonique. On comprend qu’un tel drone permet d’éviter des déclenchements intempestifs de mesures anti-incendie.
RESUME DE L’INVENTION
La présente invention vise à améliorer encore le temps de réactivité des systèmes anti-incendie existants.
Cet objectif est atteint par un système de sécurisation d’une zone, le système de sécurisation comprenant une station centrale en liaison de communication avec des drones, chaque drone comprenant au moins une unité de localisation dans la zone et une unité de propulsion commandée par une unité de contrôle de trajectoire, caractérisé en ce que chaque drone comprend : - une unité de détection d’incendie comprenant au moins une caméra thermique,
- une unité d’intervention sur incendie comprenant au moins un conteneur retenant un gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer un feu, ce gaz étant libérable par une ouverture d’expulsion du conteneur sous l’action d’un déclencheur et
- un module de commande comprenant un module de balayage d’une partie de la zone, mémorisée par le drone, en fonction de laquelle une trajectoire de balayage de cette partie de la zone est calculée et transmise à l’unité de contrôle de trajectoire, le module de commande commandant le déclencheur de l’unité d’intervention lors d’une détection de feu par l’unité de détection d’incendie et le module de commande remontant, à la station centrale, en cas de détection de feu, une alerte incendie comprenant au moins information de localisation du drone fournie par l’unité de localisation.
Selon une particularité de l’invention, la station comprend un module de répartition des drones dans la zone surveillée, ce module de répartition réalisant l’envoi d’une initialisation ou d’une mise à jour en mémoire de chaque drone, de la partie de zone qui leur est attribuée.
Selon une autre particularité de l’invention, dans chaque drone, le module de commande comprend un module de gestion d’alertes réalisant une surveillance des alertes transmises par la station centrale, chaque alerte étant associée à une localisation d’intervention, le module de gestion des alertes calculant une trajectoire de progression vers la localisation, en fonction de la localisation d’intervention et en fonction de la localisation du drone, cette trajectoire étant transmise à l’unité de contrôle de trajectoire, la station centrale comprenant un module de gestion des alertes remontées et d’attribution de chaque alerte géo-localisée à un ou plusieurs drones venant en renfort du drone ayant émis l’alerte incendie.
Selon une autre particularité de l’invention, la station centrale est en liaison de communication avec des unités de détection d’incendie chacune associée à une localisation déterminée, ces unités de détection d’incendie pouvant remonter des alertes géo-localisée vers la station centrale. Selon une autre particularité de l’invention, le gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer le feu se combine de préférence avec les molécules d’oxygène chaudes, le résultat de la combinaison du gaz avec l’oxygène se présentant sous la forme d’un gaz inoffensif pour l’être humain, le gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer le feu étant stocké sous forme solide et sublimant au contact de l’air en favorisant son expulsion.
Selon une autre particularité de l’invention, dans chaque drone, l’unité de commande associe chaque activation de déclencheur de chaque conteneur à une temporisation de durée mémorisée correspondant à la durée d’action de chaque conteneur, l’unité de commande déclenchant au moins un deuxième déclencheur d’un deuxième conteneur dans le cas où l’unité de détection d’incendie envoie un signal représentatif d’un incendie détecté à la fin de la temporisation associée au conteneur précédemment déclenché.
Selon une autre particularité de l’invention, dans chaque drone, l’unité de commande mémorise le nombre de conteneurs disponibles, ce nombre étant décrémenté à chaque nouveau déclenchement et transmis à la station centrale.
Selon une autre particularité de l’invention, chaque drone extincteur comprend un module détecteur d’obstacles en communication avec l’unité de commande, le module détecteur d’obstacle calculant une nouvelle trajectoire en fonction de la trajectoire actuelle et en fonction d’un obstacle solide détecté ou en fonction d’un obstacle correspondant à un espace dans lequel la température dépasse un seuil maximal mémorisé.
Selon une autre particularité de l’invention, chaque drone comprend un anémomètre et un module de détermination de la force et de la direction du vent, l’unité de commande comportant par ailleurs un module de détermination de la position d’intervention à partir des données fournies par le module de détermination de la force et de la direction du vent.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de mise en oeuvre d’un système de sécurisation selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape de balayage par chaque drone extincteur d’une partie de la zone surveillée ; - une étape de détection de la présence d’un incendie par l’unité de détection d’incendie d’un drone extincteur ;
- une étape d’intervention par le drone extincteur et de transmission de sa position à la station centrale.
Selon une autre particularité de l’invention, le procédé comprend :
- une étape de réception, par la station centrale, de l’alerte géo-localisée,
- une étape de sélection, par la station centrale, d’au moins un drone venant en renfort du drone ayant émis l’alerte
- une étape de transmission audit drone venant en renfort, de l’alerte géo- localisée,
- une étape de réception de l’alerte géo-localisée par le drone venant en renfort et de détermination d’une trajectoire de progression vers une localisation correspondant à l’alerte géo-localisée.
Selon une autre particularité de l’invention, chaque drone réalise l’envoi, à la station centrale, d’un message d’information représentative du nombre de conteneurs opérationnels, à chaque déclenchement d’un nouveau conteneur.
Selon une autre particularité de l’invention, le procédé comprend une étape d’initialisation ou de mise à jour, en mémoire de chaque drone, des données représentatives de leur partie de zone à balayer.
L’invention propose avantageusement un système automatisé de prévention et d’intervention pour la lutte contre les incendies. Le temps de réactivité est amélioré notamment du fait de la prise de décision par le drone, roulant ou volant, et le fait de diffuser un gaz se combinant aux atomes d’oxygène pour étouffer le feu. Les drones extincteurs peuvent par exemple diffuser tout le contenu d’une cartouche tenue par un bras et orientée vers le feu. Un drone volant peut également larguer une cartouche dans le feu ou à proximité de celui-ci.
Avantageusement le système anti-incendie selon la présente invention est capable d’intervenir sur des incendies n’ayant été détectés par l’unité centrale. Ainsi, si le détecteur le plus proche de l’incendie est déficient ou que la communication entre ce détecteur et l’unité centrale ou entre l’unité centrale et le drone est rompue, le drone pourra malgré tout intervenir sur la zone où s’est déclaré l’incendie.
Avantageusement encore, le système anti-incendie selon la présente invention permet d’améliorer l’efficacité et la réactivité du système central existant, même dans le cas par exemple où les détecteurs du système de surveillance centralisée ne seraient pas assez sensibles ou pas assez nombreux pour couvrir l’ensemble du site, évitant ainsi que certains incendies ne soient pas détectés ou qu’ils ne soient détectés qu’à un stade avancé.
De façon avantageuse, le système anti-incendie selon la présente invention permet une intervention à un stade précoce tout en assurant la sécurité des personnels.
Grâce à l’invention, un système d’alarme existant comportant des dispositifs de déclenchement d’alarme est couplé à une station centrale et à des drones extincteurs effectuant à la fois des opérations de prévention et des opérations d’intervention. En effet, chaque drone extincteur peut être affecté à une partie de la zone surveillée qu’il balaie régulièrement. Ainsi, si un feu survient pendant la phase de balayage du drone extincteur, celui-ci est déjà sur place et peut directement intervenir sur l’incendie, sans attendre d’instructions de la station centrale. Les drones extincteurs peuvent donc venir renforcer un système de détection et permettent de détecter des incendies même en cas de déficience des dispositifs de détection d’alarme. De plus les drones extincteurs peuvent également communiquer directement entre eux pour pallier aux limites du réseau de télécommunications. Le système de l’invention est donc un système à la fois préventif et réactif ce qui permet d’améliorer les temps d’intervention en comparaison des systèmes de l’art antérieur.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures ci-après sont présentées à titre d’exemples illustratifs et nullement limitatifs de l’invention :
- La figure 1 a montre une représentation schématique d’un exemple de système de l’invention ;
- La figure 1 b montre une représentation schématique d’un exemple de drone extincteur selon l’invention ;
- La figure 2 montre un exemple schématique de division en parties de zones de surveillance d’un site à protéger ;
- La figure 3 montre un ordinogramme d’un exemple de procédé selon l’invention ;
- La figure 4 montre un exemple de drone comprenant une unité de commande embarquée selon l’invention ;
- La figure 5 montre un exemple schématique d’unité de commande embarquée telle qu’illustrée à la figure 4;
- La figure 6 montre un exemple de mise en oeuvre d’une fonction de détection et d’évitement ;
- La figure 7 montre un exemple de mise en oeuvre d’une fonction d’atterrissage sécurisé ;
- La figure 8 montre un exemple de mise en oeuvre d’une fonction de suivi de surface;
- Les figures 9a et 9b montrent chacune un exemple de parcours d’un espace d’intérêt ;
- La figure 10 montre un exemple schématique d’un drone selon l’invention comprenant notamment une unité de commande embarquée et un module autopilote;
- La figure 1 1 montre en détail un exemple de séquencement du vol dans le cas de mise en œuvre d’une fonction d’atterrissage sécurisé ;
- La figure 12 montre un exemple schématique d’un système de drone selon l’invention ;
- La figure 13 illustre un exemple de plan de vol d’une mission programmée. DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Le système de sécurisation SY est à la fois un système préventif, c’est-à-dire de surveillance pour la détection de feux et un système réactif, c’est-à-dire d’intervention rapide sur des feux détectés.
L’objectif de l’intervention peut être d’éteindre le feu, en particulier s’il est précoce ou bien de contenir le feu avant l’arrivée de renforts, en particulier si le feu est étendu.
Le site à protéger peut être en intérieur, c’est-à-dire qu’il peut s’agir d’un bâtiment fermé comme une usine ou un entrepôt, ou en extérieur, c’est-à-dire qu’il peut s’agir d’un périmètre extérieur, comme un périmètre autour d’une usine. Le site peut également être mixte, c’est-à-dire comprendre au moins un bâtiment et un périmètre autour du ou des bâtiments.
Le système SY peut avantageusement compléter un système d’alarme incendie préexistant sur le site à protéger comportant au moins un dispositif de déclenchement d’alarme DA. Les dispositifs de déclenchement d’alarme DA peuvent être manuels, comme par exemple un bouton poussoir, ou bien encore automatiques, comme par exemple un détecteur de fumée ou un détecteur de chaleur.
Le système SY, illustré à la figure 1 a, comporte une station centrale SS connectée aux dispositifs de déclenchement d’alarme DA du système d’alarme incendie. La station centrale SS reçoit une alerte d’un dispositif de déclenchement DA quand celui-ci s’est déclenché. Sur la figure 1 a, la station centrale SS est connectée à plusieurs dispositifs de déclenchement d’alarme DA.
Le système SY de sécurisation comporte également des drones extincteurs
DR. Les drones extincteurs DR sont des véhicules sans pilote. Les drones extincteurs DR peuvent être des aéronefs ou des engins terrestres. Ces drones extincteurs peuvent donc être volants ou roulants ou présenter plusieurs modes de mobilités comprenant par exemple un mode volant et un mode roulant.
Grâce à leur autonomie, les drones extincteurs peuvent prendre des décisions sans recevoir de consignes d’un opérateur.
Les drones extincteurs DR, par exemple du type aéronef, comprennent une unité de commande UC.
On entend par « unité de commande » un dispositif de traitement des données comprenant par exemple un processeur ou d’autres organes de calcul et une ou plusieurs mémoires stockant par exemple des données de programmes, des pilotes, également désignés en anglais par drivers, ou des données représentatives de l’environnement en provenance d’un ou de plusieurs capteurs.
L’unité de commande UC réalise par exemple l’enregistrement et le traitement de données telles que des données de mission et des données issues de capteurs. Les données de mission correspondent à la mission assignée au drone. L’unité de commande adressant des commandes à l’autopilote de l’unité de contrôle permet notamment à l’unité de commande de modifiée sa mission en cours pour s’adapter à son environnement. . L’unité de commande UC réalise par exemple l’exécution de programmes pouvant faire appel à des sous-programmes pour réaliser des fonctions et sous-fonctions de traitement des données mémorisées.
Un module fonctionnel est par exemple composé d’une ou plusieurs fonctions ou sous-fonctions réalisées par un ou plusieurs programmes ou sous-programmes et exécuté par un plusieurs organes de calcul, les données d’exécution étant mémorisées de manière temporaire ou définitive. L’unité de commande UC comprend ainsi des modules pouvant réaliser des fonctions et pouvant communiquer entre eux de sorte à pouvoir coopérer.
Chaque drone extincteur DR est par exemple affecté à une partie ZS de la zone surveillée. Comme représenté à titre d’exemple à la figure 2, chaque partie de zone surveillée ZS comporte au moins un drone extincteur DR et au moins un dispositif de déclenchement d’alarme DA.
Sur la figure 2, la zone surveillée est découpé en cinq parties de zones de surveillance ZS1 , ZS2, ZS3, ZS4 et ZS5 de tailles variables. La partie de zone de surveillance ZS1 comporte ainsi deux drones extincteurs DR et un dispositif de déclenchement d’alarme DA, la partie zone de surveillance ZS2 comporte un drone extincteur DR et un dispositif de déclenchement d’alarme DA, la partie de zone de surveillance ZS3 comporte un drone extincteur DR et deux dispositifs de déclenchement d’alarme DA, la partie de zone de surveillance ZS4 comporte un drone extincteur DR et deux dispositifs de déclenchement d’alarme DA et la partie de zone de surveillance ZS5 comporte un drone extincteur DR et un dispositif de déclenchement d’alarme DA.
Le nombre de drones extincteurs DR et le nombre de dispositifs de déclenchement d’alarme DA dans une partie de zone de surveillance ZS donnée peut par exemple dépendre de la superficie de la partie de zone de surveillance ZS ou encore de la probabilité qu’un incendie se déclare dans cette partie ZS. En effet, une partie de zone de surveillance ZS comportant une unité de traitement de produits toxiques a une probabilité plus importante qu’un incendie se déclare qu’une partie zone de surveillance comportant un bâtiment administratif.
Sur la figure 2, les parties de zones de surveillance ZS couvrent l’ensemble de la zone surveillée correspondant au site à protéger. Cependant, il est possible que certaines zones du site à protéger ne soient intentionnellement pas couvertes, par exemple une zone sur laquelle se trouve un four ou une forge. On peut envisager également une mémorisation par chaque drone de zones géographiques correspondant à des zones pour lesquelles les seuils de détection d’incendie sont relevés.
On peut également envisager de réaliser une détection d’incendie en fonction des gradients de températures ou de la répartition des zones chaudes détectées, en comparaison des informations mémorisées correspondant à des localisations d’obstacles ou de fours.
Sur la figure 1 a, le système SY comporte trois drones extincteurs DR. Chaque drone extincteur DR est apte à communiquer avec la station centrale SS. Les drones peuvent également être aptes à communiquer directement les uns avec les autres.
Un réseau de télécommunications est par exemple un réseau maillé ou mesh network selon la terminologie anglo-saxonne. On entend par « réseau maillé » un réseau ayant une topologie dans laquelle tous les hôtes sont connectés pair à pair sans hiérarchie centrale.
Un réseau de télécommunications est par exemple un réseau de communication radiofréquence par exemple du type Bluetooth ou WiFi.
Plusieurs réseaux de télécommunication peuvent également se superposer.
Le réseau de télécommunications permet en particulier d’échanger des alertes ou des signaux de mise à jour ou d’initialisation entre la station centrale SS et les drones extincteurs DR. Ainsi la station centrale permet une centralisation de l’information et une coordination entre les drones.
La station centrale SS est ainsi configurée pour recevoir des signaux en provenance des drones extincteurs DR quand ceux-ci détectent un feu lors du balayage de leur partie de zone de surveillance ZS. La station centrale peut également recevoir des alertes, via un réseau filaire, en provenance des dispositifs de déclenchement d’alarme DA. Chaque alerte relative à une détection de feu ou départ de feu est associée à une donnée de localisation géographique.
Quand un signal provient d’un drone extincteur DR, celui-ci est par exemple associé à une position d’intervention PI qui est la position du feu que le drone extincteur DR a détecté. L’alerte est ainsi géo-localisée.
La position de l’alerte peut également correspondre à la position du drone. De façon avantageuse, l’autonomie des drones leur permet de détecter un feu ou un départ de feu à partir d’une localisation approximative. Les dispositifs de déclenchement d’alarme transmettent en effet généralement une position approximative, cette alerte géo-localisée pouvant être exploitée par un drone venant en renfort, l’alerte géo-localisée lui étant préalablement assignée par la station centrale.
Le drone disposant de module de détection d’incendie peut également fournir une localisation précise de l’incendie calculée par rapport à sa position courante.
Quand une alerte provient d’un dispositif de déclenchement d’alarme DA, la station centrale peut également lui associer une zone d’intervention, cette zone étant alors balayée par le drone à qui l’alerte est attribuée. Par exemple s’il s’agit d’un détecteur, ce dernier ne fait que détecter des conséquences du feu comme une hausse de la température ou la présence de fumée et s’il s’agit d’un bouton d’alarme. Une telle alarme ne fait qu’alerter de la présence d’un feu à proximité. L’alerte peut ainsi être associée à une zone d’intervention ZI. Cette zone d’intervention sera établie à proximité du dispositif de déclenchement d’alarme DA.
La zone d’intervention ZI est donc une partie de la zone correspondant au site à protéger. Cette zone d’intervention peut présenter une taille fonction du type de dispositifs de déclenchement d’alarme DA et de la répartition générale de l’ensemble des dispositifs de déclenchement d’alarme DA. Une zone d’intervention ZI peut présenter des parties de chevauchement avec les parties de zones assignées à d’autres drones. Les drones viennent ainsi renforcer ou compléter la surveillance anti-incendie d’un système comprenant des dispositifs de déclenchement d’alarme.
Lorsqu’un drone reçoit une alerte géo-localisée sous la forme d’une zone d’intervention, son module de commande va réaliser un balayage de cette zone d’intervention ZI afin de localiser précisément l’incendie ou le début d’incendie avant d’intervenir sur le feu.
Le drone peut également remonter une fausse alerte à la station centrale. Le drone peut également déterminer une position d’intervention, par exemple en fonction de la force et de la direction du vent, avant d’intervenir sur le feu.
La station centrale SS est également configurée pour traiter l’alerte ou le signal d’alarme et transmettre l’alerte ou le signal d’alarme à au moins un drone extincteur DR. Le traitement peut notamment consister en la sélection d’un ou de plusieurs drones extincteurs DR, en fonction par exemple de la position des drones extincteurs DR par rapport à la position d’intervention PI associée à l’alerte ou par rapport à la zone d’intervention ZI associée au signal d’alarme ou encore en fonction de la disponibilité des drones extincteurs DR. La transmission de l’alerte ou du signal d’alarme aux drones extincteurs DR leur permet notamment de déterminer une trajectoire pour se rendre sur la position d’intervention PI ou pour se rendre sur la zone d’intervention ZI et la balayer pour localiser l’incendie. Un balayage peut aussi être réalisé en se rendant à la position d’intervention. Un balayage peut également être réalisé autour de la position d’intervention. Un drone extincteur DR, illustré à la figure 1 b, comprend au moins un conteneur RA contenant un agent extincteur diffusable et au moins un déclencheur DE configuré pour, lorsqu’il est activé, effectuer une action sur la réserve d’agent diffusable RA.
La réserve d’agent extincteur diffusable RA se présente par exemple sous la forme d’une cartouche de forme cylindrique fermée par un bouchon. Le bouchon est par exemple apte à fondre à partir d’une certaine température.
L’agent extincteur diffusable peut être contenu dans la réserve d’agent extincteur RA sous forme solide, liquide ou gazeuse. Il peut être sous pression ou non. L’agent extincteur diffusable se présente par exemple sous la forme d’un gaz stocké à l’état solide et sublimant au contact de l’air. Le gaz expulsé se combine aux molécules de dioxygène de façon à étouffer le feu. Le gaz est de préférence un gaz attiré par les molécules de gaz chaudes. Le gaz est de préférence, d’un type qui n’engendre pas de dégâts matériels sur les éléments avec lesquels il entre en contact du fait que le résultat de la combinaison est très majoritairement sous forme gazeuse. De plus le gaz expulsé et le résultat de la combinaison avec le dioxygène n’est, de préférence, pas dangereux pour la santé de l’homme. Ainsi les drones ne se trouvent pas limités dans leurs interventions puisque même en cas de fausse alarme, la diffusion de l’agent extincteur n’entraîne aucune autre conséquence que la diminution des réserves d’agent extincteur diffusable RA du drone extincteur DR. Le drone extincteur DR est ainsi programmé pour intervenir de manière précoce dès qu’un incendie ou début d’incendie est détecté. Le drone gagne également en autonomie par rapport à la station centrale SS.
La cartouche utilisée comprend par exemple une réserve de volume déterminé dans laquelle est stocké un composé à l’état solide destiné à passer directement à l’état gazeux au contact de l’air. La sublimation permet de faciliter l’expulsion en un jet directionnel. Le temps d’expulsion jusqu’à épuisement de l’agent extincteur est par exemple compris entre 50s et 150s. Le poids de la cartouche est par exemple compris entre 300g et 450g. Un tel conteneur peut par exemple être embarqué dans un aéronef sans pilote. Un à vingt conteneurs sont par exemple embarqués par un aéronef. Pour les drones terrestres, le nombre de conteneurs peut encore être augmenté.
Pour la diffusion de l’agent extincteur, un conteneur est par exemple maintenu par un bras mobile du drone ou fixé au drone extincteur DR, son contenu étant ainsi libéré sur le feu en fonction du positionnement du drone. L’orifice d’expulsion est par exemple obturé par un opercule destiné à être détruit ou un autre type de bouchon destiné à être retiré pour l’expulsion de l’agent. L’opercule est par exemple destiné à être fondu sous l’effet d’une amorce.
Un conteneur peut également être largué directement sur le feu ou dans une zone à proximité. Le bouchon peut être retiré avant largage ou dans le cas par exemple d’un bouchon de cire, ce dernier peut fondre directement sous l’effet de la température. Chaque drone extincteur DR comprend au moins une unité de propulsion UP et une unité de contrôle de trajectoire UT configurée pour contrôler l’unité de propulsion UP de sorte à obtenir une trajectoire déterminée. L’unité de contrôle de trajectoire d’un drone volant comprend par exemple un module autopilote.
Chaque drone extincteur DR peut comprendre un détecteur d’obstacle. Ainsi un objet non répertorié dans une topologie mémorisée par le drone et se situant sur une trajectoire calculée du drone peut être évité.
De plus, l’unité de commande UC communique avec le module détecteur d’obstacle et peut déterminer une nouvelle trajectoire lorsqu’un obstacle est détecté sur la trajectoire en cours. L’unité de commande UC peut alors transmettre la nouvelle trajectoire ainsi déterminée à l’unité de contrôle de trajectoire UT afin d’adapter la trajectoire du drone extincteur DR à la présence de l’obstacle détecté. L’autonomie du drone est ainsi renforcée, la présence d’un obstacle étant prise en compte de manière automatique.
Chaque drone extincteur DR comprend également au moins une unité de détection d’incendie UD réalisant une détection d’un incendie ou d’un début d’incendie grâce par exemple à une caméra thermique ou d’autres types de capteurs thermiques ou encore un détecteur de fumée.
Dans le cas où un drone extincteur DR se rend sur une zone d’intervention ZI, c’est-à-dire sans connaître la localisation précise du feu, l’un des aspects à prendre en compte est le risque de voir le drone extincteur DR exposé à de trop fortes chaleurs du fait d’une trajectoire trop proche des flammes. Afin d’éviter une dégradation qui résulterait d’une telle exposition, l’unité de commande UC peut être configurée pour déterminer une nouvelle trajectoire lorsque un espace présentant une température trop élevée est détecté. Cet espace présente par exemple une température moyenne supérieure à un seuil critique mémorisé. On s’assure ainsi que le drone extincteur DR reste à une distance suffisante du feu ce qui évite de l’endommager. L’unité de commande UC peut également réaliser une acquisition vidéo et/ou thermique retransmise à la station centrale pour vérification par un opérateur humain.
Chaque drone extincteur DR comporte au moins une unité de localisation UL telle que par exemple un module GPS. Chaque drone peut également mémoriser des données de topologie de la zone à surveiller ou d’une partie de la zone à surveillée qui lui est attribuée.
L’unité de commande UC de chaque drone extincteur DR comprend un module de balayage de la partie de zone MB. On entend par « balayage d’une zone » l’action de parcourir cette zone. Ce module de balayage de la partie de zone MB est configuré pour déterminer une trajectoire de balayage de façon à couvrir l’ensemble de cette partie de zone par la caméra thermique. La trajectoire de balayage est transmise à l’unité de contrôle de trajectoire UT. Le drone extincteur DR suit alors la trajectoire de balayage qui lui permet de couvrir l’ensemble de sa partie de zone de surveillance ZS pour pouvoir y détecter, le cas échéant, un feu ou un départ de feu à l’aide de son unité de détection d'incendie UD.
L’unité de commande UC de chaque drone extincteur DR comprend également un module de communication MA avec la station centrale MA. Ce module de communication réalise l’envoi d’au moins un signal représentatif d’une alerte et comprenant une localisation. Cette localisation est par exemple la position du drone ou la position de l’incendie détecté calculée par le module d’intervention à partir de la position du drone.
Ainsi, un drone extincteur DR génère automatiquement un signal pour signaler la présence d’un incendie détecté lors du balayage de sa partie de zone de surveillance. Un drone envoyé sur zone en renfort va ainsi confirmer la position de l’incendie ou du départ d’incendie ou fournir une information supplémentaire sur une étendue de l’incendie non connue initialement.
L’unité de commande UC de chaque drone extincteur DR comprend un module de gestion d’alertes MG émise par la station centrale SS. Ce module de gestion d’alertes MG réalise la réception d’une alerte associée à une localisation ou à une zone d’intervention ZI. Le module de gestion d’alerte génère alors une nouvelle trajectoire pour une progression vers le feu détecté. Le drone peut réaliser un balayage pour détecter l’incendie ou le début d’incendie, tout le long de la nouvelle trajectoire du drone ou à proximité de la localisation indiquée, comme par exemple dans la zone d’intervention.
L’unité de commande UC de chaque drone extincteur DR comprend un module de gestion des communications MS. Ce module de communication MS réalise la réception d’un signal d’alerte associé à une position d’intervention PI émise par la station centrale SS ou par un autre drone extincteur DR.
Le module de gestion des alertes détermine alors une nouvelle trajectoire pour une progression vers une position d’intervention PI. Cette nouvelle trajectoire est transmise à l’unité de contrôle de trajectoire UT.
L’unité de commande UC comporte également un module de détermination de la position d’intervention MP à partir des mesures de l’unité de détection d’incendie UD. Quand le drone extincteur DR balaie sa partie de zone de surveillance ZS ou sa zone d’intervention ZI et que son unité de détection d’incendie UD détecte un incendie, le module de détermination de la position d’intervention MP évalue la position d’intervention PI en fonction de la position détectée de l’incendie. Une position d’intervention est déterminée grâce à l’ensemble des paramètres caractérisant un feu en plus des données d’environnement relatives au vent ou au relief.
Chaque drone extincteur DR comprend une caméra thermique et une unité d’acquisition d’une ou plusieurs images. L’unité de détermination de la position d’intervention MP peut actualiser la position d’intervention calculée en fonction des images thermiques successivement générées par la caméra thermique. L’évolution du feu est ainsi prise en compte. L’unité de commande UC de chaque drone extincteur DR comprend également un module d’intervention Ml déclenchant la libération de l’agent extincteur du conteneur en cas de détection d’incendie ou de début d’incendie.
Pour drone extincteur DR de type aéronef, la position d’intervention peut être calculée au-dessus du feu ou départ de feu. Un conteneur est par exemple largué au-dessus du feu. L’orifice d’expulsion de l’agent peut être détruit avant le largage ou le conteneur peut être largué directement dans le feu, par exemple dans le cas d’un orifice d’expulsion obturé par un bouchon de cire.
La trajectoire jusqu’à la position de largage est par exemple calculée en fonction d’une altitude minimale de sécurité. L’unité de propulsion UP comprend par exemple une ou plusieurs voilures tournantes de sorte à autoriser le vol stationnaire. De manière plus générale, les trajectoires peuvent être définies plus librement et donc adaptées à chaque situation d’intervention.
Le conteneur peut également être maintenu par un drone dans la direction de l’incendie, à une distance déterminée de l’incendie.
Ainsi, l’application de l’agent extincteur se fait au plus près du feu et permet une action efficace.
Durant l’activation du déclencheur, l’unité de calcul de la position d’intervention peut générer une trajectoire d’intervention telle qu’une trajectoire circulaire autour de la position du feu ou départ de feu.
Chaque drone extincteur DR comprend, de préférence, une pluralité de conteneurs d’agent extincteur diffusable RA. Le module d’intervention Ml peut activer les déclencheurs DE associés aux réserves d’agent extincteur diffusable RA de manière simultanée ou de manière successive. Cela permet notamment d’adapter la diffusion de l’agent extincteur à l’évolution de l’incendie.
Il est également important de prendre en compte les informations concernant les conditions météorologiques pour générer une position d’intervention PI et en particulier la vitesse et la direction du vent. En effet, négliger ces paramètres peut entraîner la dispersion de l’agent extincteur à côté de l’incendie, l’agent extincteur étant emporté par le vent. Afin de prendre en compte ce risque chaque drone extincteur DR peut comprendre un anémomètre. Le module de détermination de la position d’intervention détermine une position d’intervention à partir de la position de l’incendie et de direction et de la vitesse du vent. Ainsi, la présence de vent est prise en compte dans la diffusion de l’agent extincteur.
Il peut être également utile qu’un opérateur puisse suivre, depuis la station centrale SS, l’intervention du ou des drones extincteurs DR afin notamment d’évaluer l’incendie ayant déclenché l’alerte. Pour cela, chaque drone extincteur DR comprend par exemple une caméra et une unité d’acquisition vidéo réalisant une acquisition et une retransmission d’un flux vidéo vers la station centrale SS.
Le procédé tel que représenté à la figure 3 va maintenant être décrit.
Le drone réalise une étape E1 de balayage. Chaque drone extincteur DR réalise un balayage de la partie de zone de surveillance ZS qui lui est attribuée et stockée en mémoire.
L’étape de balayage est par exemple suivie d’une étape E2 d’intervention sur un feu ou un départ de feu déclenchée par une détection de la présence d’un feu ou départ de feu par l’unité de détection d’incendie UD du drone extincteur DR. Le drone extincteur DR intervient alors directement sur le feu, sans avoir reçu d’alerte ou de signal en provenance de la station centrale SS ou d’un autre drone extincteur DR.
L’étape E1 de balayage peut également être suivie d’une sous-étape E1 1 de réception par la station centrale SS d’une alerte associée à une zone d’intervention ZI, en provenance d’un dispositif de déclenchement d’alarme DA.
Après cette réception, la station centrale exécute une sous-étape suivante E12 de traitement et de transmission de l’alerte au drone extincteur DR. La station centrale réalise une sélection du drone. La station centrale vérifie par exemple des conditions de proximité du drone en comparaison des autres drones, par rapport à la localisation de l’alerte. La station centrale vérifie également les informations mémorisées sur les capacités du drone et notamment ses réserves en agent extincteur. L’alerte est ensuite transmise au drone.
Le drone exécute ensuite une sous-étape E13 de réception de l’alerte et de détermination d’une trajectoire pour une progression vers la zone d’intervention ZI. Après détermination de la nouvelle trajectoire, le drone exécute une sous- étape E14 de transmission de la trajectoire à l’unité de contrôle de trajectoire UT. Le drone effectue ainsi un balayage jusqu’à la localisation indiquée ou jusqu’à la zone d’intervention indiquée.
Cette sous-étape est alors suivie de l’étape E2 d’intervention lorsque le feu ou départ de feu est détecté par le drone.
L’étape E1 de balayage peut également être suivie d’une sous-étape E1 1 1 de réception par le drone extincteur DR d’un signal associé à une position d’intervention PI et de détermination d’une trajectoire pour une progression vers la position d’intervention PI par le module de gestion des alertes. L’alerte est transmise par la station centrale SS.
On pourrait également envisager une alerte géo-localisée émise par un drone directement en communication avec un autre drone.
Lors d’une sous-étape suivante E121 le drone exécute une transmission de la trajectoire à l’unité de contrôle de trajectoire UT. Le drone réalise alors un balayage jusqu’à la localisation de l’alerte.
Le drone exécute ensuite l’étape d’intervention E2 sur le feu ou départ de feu. Le drone est par exemple disposé sur une aire à côté du feu et pulvérise l’agent sur le feu. Le drone envoie également sa localisation en même temps qu’une information de détection de feu ou de départ de feu, à la station centrale. Avantageusement, la position transmise par le drone est actualisée et fournit des informations supplémentaires sur l’étendue du feu ou sa progression. Dans le cas d’une alerte associé à une zone d’intervention, la position du drone renseigne également de façon plus précise la station centrale sur la localisation du feu. Dans une étape suivante E3, la station centrale effectue une étape de mise à jour des parties de zone de surveillance attribuées à chacun des drones. Les drones non réquisitionnés par une alerte sont par exemple réparties sur une zone restante à surveillée. Chaque drone en mode de balayage réinitialise sa trajectoire en fonction de la nouvelle partie de zone mémorisée. Cette nouvelle trajectoire peut être calculée en fonction des données acquises par chaque drone extincteur DR concernant son environnement, par exemple au moyen du détecteur d’obstacle, du capteur de fumée ou de la caméra thermique.
Le procédé peut comprendre également une étape E4 d’évaluation, par l’unité de commande UC du drone extincteur DR, de la présence d’un feu à la fin d’une temporisation correspondant à la durée d’action du conteneur. Le drone peut ainsi activer un autre conteneur pour continuer son intervention sur le feu si une présente ce feu est détectée. Un ou plusieurs conteneurs d’agent extincteur peut être déclenchés simultanément à chaque intervention.
Les drones extincteurs DR se présentent par exemple sous la forme d’aéronefs sans pilote, comme représenté à la figure 4. Chaque drone comprend une unité de commande UC. L’unité de commande UC comprend par exemple une unité UM de mémorisation et de traitement des données et un ou plusieurs capteurs d’environnement CE.
L’unité de commande UC est installée sur une plateforme volante P100 comprenant un système de contrôle de vol SV. Ce système de contrôle comprend notamment un module autopilote AP. On entend par plateforme volante l’ensemble comprenant notamment la structure porteuse, les propulseurs et le système de contrôle du vol capable d’assurer la stabilité de l’aéronef sans pilote pendant le vol et l’exécution des commandes de vol.
Le système de contrôle du vol comprend en outre un module autopilote permettant l’exécution des commandes de vol reçues. Ces commandes peuvent porter, par exemple, sur l’exécution d’un déplacement, d’une rotation ou d’une trajectoire à l’intérieur de l’espace de vol prévu par la mission. La plateforme volante P100 est par exemple du type à voilure tournante ou à voilure fixe. Comme représenté sur la figure 4 la plateforme volante peut se présenter sous la forme d’un hexacoptère. Cet hexacoptère est ici issu d’un drone du commerce dont le module de commande radiofréquence est par exemple conservé à titre de mesure de sécurité, même si une reprise des commandes en mode manuel par l’opérateur, ne permettrait d’effectuer que des manoeuvres approximatives en comparaison des séquences de commande pouvant être effectuées par l’unité de commande UC.
L’unité de mémorisation et de traitement des données UM est un dispositif de calcul comprenant notamment un processeur et une mémoire reliés par des bus de communication, d’adressage et de contrôle, ainsi que des interfaces et lignes de communication en liaison avec le système de contrôle de vol SV de la plateforme volante et en particulier avec son autopilote. Les moyens pour établir cette liaison de données entre l’unité de commande et le système de contrôle de vol peuvent se présenter par exemple sous la forme d’une liaison via un port USB.
Le module autopilote AP est capable de gérer les commandes de vol de la plateforme volante. Le module autopilote est par exemple capable d’exécuter des instructions directes telles que se déplacer d’un premier point de coordonnées GPS déterminées à un deuxième point de coordonnées GPS déterminée ou parcourir une trajectoire donnée ou encore maintenir la plateforme volante en vol stationnaire au-dessus d’un point donné. L’autopilote peut également être configuré pour exécuter des instructions telles que avance, recule ou déplace à droite ou déplace à gauche, à une vitesse déterminée. L’autopilote peut également être configuré pour exécuter des instructions telles que déplacement vers le haut ou vers le bas, à une vitesse déterminée ou encore rotation vers la droite ou la gauche.
Le système de contrôle du vol SV peut également comprendre :
- un émetteur/récepteur radiofréquence, comme décrit plus haut pour une reprise des commandes directement par l’opérateur à titre de sécurité,
- un module GPS permettant notamment l’exécution de commande de vol comprenant des trajectoires entre des coordonnées géographiques déterminées, - une unité inertielle également désignée par IMU (« Inertial Mass Unit », en anglais) et
- une caméra.
L’émetteur récepteur permet par exemple une reprise de commande directe par l’opérateur à titre de sécurité, mais ne s’avère cependant pas absolument nécessaire, même si en pratique, cet organe émetteur récepteur radiofréquence sera conservé à titre de sécurité supplémentaire ou dans un état désactivé.
Un capteur d’environnement est par exemple un capteur de type télémètre, à savoir un capteur capable de mesurer une ou plusieurs distances entre le drone D et un ou plusieurs objets de son environnement. Des exemples de capteur d’environnement de type télémètre sont un LIDAR, un RADAR ou tout autre capteur de type « range Finder » selon la terminologie anglaise.
On entend par capteur d’environnement un capteur générant des données représentatives de son environnement, comme par exemple, un capteur capable de mesurer une ou plusieurs distances entre le drone et un objet de l’environnement du drone, un capteur de réception des signaux sonores ou des signaux électromagnétiques numériques ou analogiques, un capteur de réception de signaux lumineux. Un télémètre peut par exemple mesurer les distances selon une ligne de points selon un angle de vision du capteur. L’angle de vision peut être disposé par exemple sous le drone ou devant le drone. Le télémètre peut également prendre des mesures dans différents champs de vision tout autour du drone. Le télémètre est par exemple du type « range finder » tel qu’un LIDAR.
Avantageusement, l’unité de commande UC est en mesure d’exploiter les données issues du capteur d’environnement pour modifier la commande du drone D en transmettant des commandes modifiées au le système de contrôle de vol SV et en particulier en donnant des commandes de vol modifiées au module autopilote AP, sans nécessaire intervention d’un opérateur agissant depuis une station centrale. La station centrale pour les aéronefs sans pilote est également désignée par station au sol. De plus, les décisions prises par l’unité de commande UC sur la base des données environnementales fournies par le ou les capteurs d’environnement CE permettent une adaptabilité à différents types de mission. L’unité de commande programmée spécifiquement à une mission peut par exemple exécuter la mission malgré certaines données incomplètes, telles que données cartographiques partiellement connues.
Des exemples de missions sont par exemple, l’exploration d’une zone sinistrée comprenant la recherche de terminaux mobiles, avec par exemple en cas de détection, une phase d’approche pour établir une liaison de communication de qualité suffisante, puis une phase stationnaire d’engagement d’un échange de données avec le ou les terminaux mobiles détectés. L’échange de données comprend par exemple la transmission d’information ou des questions et l’attente d’une réponse ou d’un accusé de réception. Le capteur de recherche et de communication avec les terminaux mobiles est par exemple utilisé en collaboration avec un télémètre détectant les obstacles tout autour du drone afin de stopper un vol de recherche ou un vol d’approche en cas de détection d’obstacle. Un feu détecté à proximité d’un terminal mobile sera par exemple traité en priorité.
Un autre exemple de mission comprend par exemple un atterrissage en zone inconnue ou mal définie, comme décrit plus en détails par la suite. L’atterrissage peut être nécessaire pour intervenir sur un feu.
Un autre exemple de mission comprend par exemple la dépose d’une charge, telle qu’un réserve d’agent extincteur, en une zone géographique inconnue ou mal définie. Une telle charge peut être également une charge utile comprenant elle- même un ou plusieurs capteurs et des moyens de communication déployés sur le terrain.
Architecture de l’unité de commande UC
La figure 5 représente de façon schématique un exemple d’architecture de l’unité de commande embarquée UC. L’unité de commande embarquée UC comprend par exemple son capteur d’environnement CE générant des données représentatives de l’environnement du drone stockées en mémoire de l’unité de mémorisation et traitement des données UM. La collecte des données est ici gérée par un module de collecte des données TC. L’unité de mémorisation et traitement des données UM peut également transmettre des données de paramétrage à destination du capteur d’environnement CE.
L’unité de mémorisation et de traitement des données UM, qui comprend par exemple un processeur et une mémoire, permet l’exécution de programmes pouvant faire appel à des sous-programmes pour réaliser des fonctions et sous- fonction de traitement des données mémorisées. Un module fonctionnel est ainsi composé d’une ou plusieurs fonctions ou sous-fonctions réalisées par un ou plusieurs programmes ou sous-programmes.
Le calculateur exécute notamment des programmes mémorisés permettant la transmission de séquences de commandes de vol au module autopilote AP. Le module SF05 qui réalise la fonction de driver de l’autopilote, permet la transmission de séquences de commande interprétables par l’autopilote.
Parmi les différents modules illustrés de manière non limitative à la figure 5, on trouve :
- Des modules SF04 et SF08 respectivement de réception et d’émission de données via la liaison de communication avec la station centrale S ;
- Un module S&A d’évitement d’obstacle pour la réalisation d’une fonction de type détection d’obstacle et évitement de ce dernier, également désignée en anglais par « Sense and Avoid » ;
- Un module SL d’atterrissage pour la réalisation d’un atterrissage sécurisé également désignée en anglais par « Safe Landing » ;
- Un module FS de suivi de surface pour la réalisation d’une fonction de positionnement à distance d’une surface et de maintien de cette distance lors de déplacements du drone, également désignée en anglais par « Follow a surface » ;
- Le module SF05 driver de communication avec le système de contrôle de vol SV de la plateforme et en particulier avec le module autopilote AP.
- Le module TC de collectes des données et notamment les données issues du capteur d’environnement ou encore des données issues du système de contrôle du vol SV de la plateforme volante telles que les données de positionnement, fournies par l’IMU et par le GPS, - Le module EX d’exécution d’une mission programmée mémorisée.
Les modules schématisés à la figure 5 peuvent être des modules électroniques physiquement connectés dans l’unité de commande UM ou peuvent être des programmes ou sous-programmes installés en mémoire de l’unité de commande UC.
Les modules SF04 et SF08 de communication avec une station centrale permet d’établir une liaison de données avec la station centrale. En effet l’accomplissement d’une mission par un drone nécessite généralement un retour d’information de la part du drone, comme par exemple lorsque la mission nécessite une exploration. La station centrale S peut également transmettre des paramètres pour modifier la mission, notamment en fonction des données générées par le capteur d’environnement.
Le module S&A d’évitement d’obstacle permet d’éviter les obstacles inconnus se trouvant sur la trajectoire initialement programmée ou survenant inopinément sur cette trajectoire tels que des objets en mouvement. Un exemple de mise en oeuvre du module d’évitement d’obstacle sera décrit plus en détails par la suite.
Avantageusement un drone présentant des fonctions complexes d’adaptabilité à un environnement partiellement inconnu ou d’adaptabilité à un environnement en évolution peut aisément être mis en oeuvre.
Le module SL d’atterrissage permet notamment la modification, la découverte, l’évaluation ou la sélection de l’endroit d’atterrissage, par l’unité de commande. Un lieu d’atterrissage initialement prévu n’est par exemple plus accessible ou le lieu précis de l’atterrissage peut ne pas être déterminé à l’avance. Un exemple de mise en oeuvre du module d’atterrissage sera décrit plus en détails par la suite.
Le module FS de suivi de surface permet par exemple de faciliter l’inspection d’un bâtiment, sans connaître précisément la disposition de ce bâtiment. Le module de suivi de surface peut également être utilisé pour inspecter un autre objet d’intérêt ou pour réaliser une phase d’approche. Un exemple de mise en oeuvre du module de suivi de surface sera décrit plus en détails par la suite.
Avantageusement, ces fonctions apportent une autonomie supplémentaire au drone en lui permettant de réagir à de nombreuses situations. Ainsi un drone perdant sa liaison de communication sera par exemple en mesure de continuer sa mission ou de l’arrêter de façon sûre par un atterrissage sécurisé. Les fonctions peuvent être exécutées seules ou en combinaison.
Des missions complexes peuvent ainsi être réalisées par le drone qui présente une autonomie décisionnelle accrue. La complexité des missions peut résulter par exemple d’incertitudes sur les données cartographiques de l’environnement dans lequel le drone évolue ou sur les données relatives à des cibles à détecter ou des zones à inspecter.
Module d’évitement d’obstacle
Un exemple de fonction de détection et d’évitement est illustré à la figure 6. Le capteur d’environnement peut par exemple se présenter sous la forme d’un capteur de type LIDAR installé sur la plateforme volante avec son angle de vision vers l’avant, les données générées par ce capteur étant utilisées pour la détection d’obstacles se trouvant devant le drone.
Le module de détection et d’évitement S&A fait par exemple appel à plusieurs sous-modules. Le module de détection et d’évitement S&A peut ainsi associer, grâce au module de collecte des données TC, une information temporelle ou « timestamp » (selon la terminologie anglaise) mémorisée avec chaque donnée acquise par le capteur d’environnement CE. De façon similaire, le module de détection et d’évitement S&A associe, grâce au module de collecte des données TC, une information temporelle à chaque donnée de positionnement fournie par le module autopilote AP. Les données de positionnement associées comprennent par exemple les données générées par l’IMU et les données générées par le GPS. L’IMU génère notamment des données d’inclinaison en tangage et en roulis. Le GPS génère notamment des données de longitude, latitude et altitude.
Le module TC de collecte des données comprend par exemple un sous- module SF01 d’écriture en mémoire des données datées issues du capteur d’environnement et du système de contrôle de vol.
Les données datées mémorisées provenant du capteur d’environnement sont ensuite fusionnées, par un sous-module SF02 de fusion, avec les données datées de positionnement provenant du système de contrôle de vol. Les données de positionnement comprennent notamment l’inclinaison fournie par l’unité inertielle IMU.
Les métadonnées ainsi obtenues sont ensuite mises en forme grâce au sous- module de correction SF03, traitant les données représentatives de l’environnement en fonction des informations de positionnement de la plateforme volante, de sorte à obtenir une information plus précise. La correction consiste par exemple à prendre en compte les inclinaisons en tangage et en roulis du drone par rapport à l’horizontale, par exemple pour éliminer des zones d’obstacles correspondant en fait à un sol plat horizontal se situant sous le drone mais détectées du fait de l’inclinaison.
L’information corrigée fait par exemple apparaître la présence d’une surface suffisamment proche du drone, devant ce dernier, pour être considérée comme un obstacle. Le seuil de détection appliqué par module de détection et d’évitement S&A est par exemple réglé en fonction de la vitesse d’avance du drone.
Avantageusement, le sous-module de correction SF03 permet une interprétation des données recueillies pour évaluer si les objets détectés constituent de véritables obstacles. Ainsi un objet détecté se trouvant en dehors de la trajectoire suivie par le drone n’est pas pris en compte et ne déclenche pas d’action d’évitement.
Le module de détection et d’évitement S&A déclenche, lors de la détection d’obstacle, une action d’évitement. L’action d’évitement comprend par exemple un arrêt et une mise en vol stationnaire du drone. L’action d’évitement peut également comprendre une modification des séquences de commande de vol transmises à l’autopilote se traduisant notamment par un changement de direction pour réaliser un contournement de l’obstacle.
Le module de détection et d’évitement S&A est par exemple toujours actif et effectue périodiquement, à une fréquence déterminée, des vérifications des distances corrigées détectées par rapport à un seuil de détection.
En cas de détection d’obstacle, le module de détection et d’évitement S&A peut également déclencher l’activation d’un sous-module de cartographie SF06 classant en mémoire les informations corrigées ayant déclenché la détection d’obstacle. L’ensemble de ces informations d’obstacles détectés associées à des positions géographiques du drone peut ensuite être exploité, ces données étant représentatives d’une cartographie des obstacles. En déclenchant des actions de contournement le drone constitue alors une cartographie des obstacles de plus en plus riche où les zones d’obstacles sont calculées par le drone lui-même. Le module de détection et d’évitement S&A comprend par exemple un sous-module SF09 de sélection d’une action parmi plusieurs actions d’évitement déterminées.
La décision prise par le sous-module SF09 de sélection de l’action d’évitement peut résulter par exemple en :
- Une activation d’un sous-module de calcul d’une nouvelle trajectoire SF07 comprenant comme paramètre d’entrée notamment les données de cartographie des obstacles et transmission d’une nouvelle séquence de commandes de vol ;
- Un arrêt d’urgence et une stabilisation en vol stationnaire, par exemple pour un drone du type aéronef à voilure tournante ;
- Une réduction de la vitesse ;
- Un retour en position sécurisé ;
- L’envoi d’une demande d’instructions à la station centrale.
La détermination d’une nouvelle trajectoire, entraîne par exemple la transmission de la nouvelle séquence de commandes de vol au module driver SF05 afin d’être transmises au module autopilote AP. Le module driver SF05 réalise alors un formatage des commandes adressées à l’autopilote.
Avantageusement, en changeant simplement le module driver SF05 il est aisé de mettre en oeuvre la fonction de détection et évitement d’obstacles, ou une autre fonction, pour une autre plateforme. Une telle autre plateforme volante provient par exemple d’un drone du commerce.
Si la décision prise par le sous-module SF09 de sélection d’une action d’évitement est d’arrêter le vol et de mettre la plateforme en vol stationnaire, cette instruction est par exemple transmise au module autopilote AP, via le module driver SF05.
Si la décision prise par le sous-module SF09 de sélection d’une action d’évitement est de demander des instructions à la station centrale, la requête de demande d’instructions est par exemple envoyée au module SF08 d’émission vers la station centrale.
A la réception du message de la station centrale, un sous-module SF04 de réception réalise par exemple la réception et l’adressage des instructions dans l’unité de commande embarquée.
Le sous-module SF09 de sélection de l’action d’évitement peut aussi déclencher plusieurs actions simultanément ou séquentiellement.
Là encore, l’unité de commande UC et son module d’évitement d’obstacle S&A permettent d’apporter une autonomie accrue au drone.
Le module S&A d’évitement d’obstacle peut également appeler le sous- module SF08 pour le traitement et l’envoi de données, telles que des données issues du capteur d’environnement CE, vers la station centrale.
L’unité de traitement et de mémorisation embarquée comprend un émetteur récepteur radio 70 en liaison de communication avec la station centrale.
Module d’atterrissage
Un exemple de mise en oeuvre du module d’atterrissage SL est illustré à la figure 7. Sa finalité est par exemple d’effectuer, grâce à capteur d’environnement CE tel qu’un LIDAR disposé avec son champ de vision verticalement sous le drone, un balayage de la zone de destination du drone D et une recherche d’un point acceptable pour l’atterrissage. Le drone atterrit par exemple au plus près du feu pour intervenir sur ce dernier.
Le module d’atterrissage SL comprend par exemple le module TC de collecte des données comprenant lui-même, comme décrit précédemment :
- le sous-module SF01 de d’écriture en mémoire des données datées issues du capteur d’environnement et du système de contrôle de vol,
- le sous-module SF02 de fusion, avec les données datées de positionnement provenant par exemple du système de contrôle de vol,
- le sous-module de correction SF03, traitant les données représentatives de l’environnement en fonction des informations de positionnement de la plateforme volante.
Le module SL d’atterrissage peut comprendre également le sous-module SF06 de cartographie. Les données représentatives d’une cartographie des obstacles peuvent être utilisées mais également enrichies par des données représentatives d’obstacles détectés au sol. Plusieurs types d’obstacles sont par exemple mémorisés lors de l’activation du sous-module SF06 de cartographie en fonction du type et de la configuration du ou des capteurs d’environnement. Un espace présentant une température moyenne supérieure à une température critique mémorisée, sera par exemple considéré comme un obstacle en même temps qu’une cible dont il convient de se rapprocher au maximum.
La carte mise à jour par le sous-module de cartographie SF06 est utilisée par le sous-module SF10 de sélection d’une zone d’atterrissage du drone D. La sélection du point ou de la zone d’atterrissage est faite sur la base de critères préalablement déterminés, tels que la nécessité d’avoir une pente relativement faible, une surface plane d’étendue déterminée de la zone ou encore l’absence d’obstacles mobiles. La carte d’obstacle fait par exemple apparaître une zone fixe étendue pour laquelle le sous-module SF10 de sélection d’une zone d’atterrissage a calculé une pente et une inclinaison sous les seuils acceptables mémorisés. Le sous-module SF10 de sélection d’une zone d’atterrissage mémorise alors les données représentatives du positionnement géographique de cette zone d’atterrissage validée.
Le sous-module SF07 de calcule de trajectoire peut alors être activé par le module SL d’atterrissage pour déterminer la trajectoire jusqu’à la zone d’atterrissage validée mémorisée.
Les séquences de commande de vol jusqu’à la zone d’atterrissage validée, générées par le sous-module SF07 de calcul de trajectoire, sont ensuite fournies au sous-module SF05 de formatage des commandes, les séquences de commande de vol formatées étant ensuite transmises à l’autopilote AP.
Dans le cas où le sous-module SF10 de sélection d’une zone d’atterrissage ne peut pas déterminer une zone valide pour un atterrissage sécurisé, le drone peut effectuer une action d’exploration, comprenant l’enrichissement des données de cartographie des obstacles.
Un sous module SF1 1 d’atterrissage en sécurité peut aussi être activé simultanément. Le sous-module SF1 1 d’atterrissage en sécurité déclenche, au cours de la perte d’altitude, en fonction des données fournies par le module TC de collecte des données, une évaluation de la zone d’atterrissage, la précision de cette évaluation s’accroissant au fur-et-à-mesure que le drone perd de l’altitude. Le sous- module SF1 1 d’atterrissage en sécurité peut également comprendre une fonction d’arrêt d’urgence provoquant, par exemple, l’arrêt du drone en vol stationnaire. Le sous-module SF1 1 d’atterrissage en sécurité peut notamment invalider la zone d’atterrissage pour déclencher la recherche d’une nouvelle zone d’atterrissage.
Module de suivi de surface
Un exemple de mise en œuvre du module de suivi de surface FS est illustré à la figure 8. Sa finalité est par exemple d’effectuer, grâce à capteur d’environnement CE tel qu’un LIDAR disposé avec son champ de vision frontalement ou latéralement par rapport au drone, un suivi à hauteur et à distance d’une zone sensiblement verticale à parcourir. La zone ainsi parcourue est par exemple simultanément analysée par un autre capteur d’analyse ou par une caméra de la plateforme volante. Les données analysées ainsi récoltées sont par exemple associées aux données d’environnement détectées ou aux données de positionnement générées par la plateforme volante. Un bâtiment pourra ainsi être analysé de façon rapide et précise. Il est ainsi possible d’inspecter la surface d’un objet dont la disposition, notamment sa surface extérieure et son orientation, n’est pas connue à l’avance. On pourrait également envisager le suivi d’une surface sur un objet mobile.
Le module FS de suivi de surface comprend par exemple le module TC de collecte des données comprenant lui-même, comme décrit précédemment :
- le sous-module SF01 de d’écriture en mémoire des données datées issues du capteur d’environnement et du système de contrôle de vol,
- le sous-module SF02 de fusion, avec les données datées de positionnement provenant par exemple du système de contrôle de vol,
- le sous-module de correction SF03, traitant les données représentatives de l’environnement en fonction des informations de positionnement de la plateforme volante.
A partir des données représentatives d’une distance entre le drone et la surface inspectée, fournies par le module TC de collecte des données, un sous- module SF12 de contrôle de la distance entre le drone D et la surface d’intérêt génère des commandes de vol pour d’une part maintenir constante cette distance et d’autre part parcourir une zone déterminée mémorisée. La distance constante par rapport à l’obstacle est maintenue à un seuil de tolérance près, stocké en mémoire. Des commandes de rapprochement ou d’éloignement, selon la direction de prise des mesures sont générées pour se maintenir à la distance souhaitée. Par ailleurs la zone à inspecter peut être parcourue selon un schéma de parcours linéaire, un schéma de parcours dans deux dimensions tel que représenté à la figure 9a ou un schéma de parcours dans trois dimensions tel que représenté à la figure 9b.
Le parcours en deux dimensions est par exemple déterminé par un point d'entrée B95, un point de sortie E97, une hauteur d'inspection H99, un pas d'inspection S96 et une largeur d'inspection D98 mémorisés.
Le parcours en trois dimensions est par exemple déterminé par un point d'entrée B92, un point de sortie E93, une hauteur d'inspection H94, une largeur d'inspection W91 , une profondeur d'inspection L90 et un pas d'inspection S89 mémorisés.
Le sous-module SF12 est ainsi adapté pour générer des commandes de vol, de sorte à maintenir une distance sensiblement constante entre le drone D et la surface à inspecter tout en parcourant cette surface. L’adaptation de la mission est alors réalisée en permanence.
Les commandes de vol ainsi déterminées sont fournies au sous-module SF05 driver de formatage qui les traite et les transmet sous forme exécutable au module autopilote AP.
Le module FS de suivi de surface appelle par exemple le sous-module SF08 de mise en forme des données destinées à la station centrale. Ce module SF08 transfert par exemple :
- des données d’analyse de la surface générée par un capteur d’analyse,
- des données de positionnement générées par le GPS ou l’IMU
- des données fournies par une caméra thermique de la plateforme volante (P100)
- des données fournies par le module TC de collecte des données générées par le ou les capteurs d’environnement. Avantageusement, le module FS d’inspection de surface facilite la mise en oeuvre d’un examen de surface. L’examen de surface est d’autant plus efficace qu’il s’appuie sur une adaptabilité accrue du drone à son environnement.
Avantageusement encore, certains modules évolués font appel à des mêmes sous-modules, ce qui facilite la mise en oeuvre de l’unité de commande et facilite une exécution en parallèle de plusieurs modules.
La figure 10 montre un exemple de drone D comprenant différentes composantes matérielles.
L’unité de commande embarqué UC comprend un capteur d’environnement CE et une unité de mémorisation et de traitement des données UM. L’unité de commande embarquée UC comprend également un module d’alimentation en énergie E.
Le drone D comprend une plateforme volante P100 comprenant un autopilote et commandée par l’unité de commande. La plateforme volante P100 comprenant un système de contrôle du vol SV, en communication avec l’unité de commande, et une structure de support P ainsi qu’une unité de propulsion. L’unité de propulsion comprend par exemple des moteurs d’entraînement de plusieurs hélices.
La plateforme volante P peut être à voilure tournante ou à voilure fixe. La plateforme volante comprend également un module d’alimentation en énergie.
En plus du module autopilote AP, la plateforme volante P100 comprend des instruments de vol C tels qu’un GPS, un IMU (« Inertial Mass Unit ») ou une caméra, telle qu’une caméra thermique.
La plateforme volante P100 est ainsi à même d’exécuter des commandes de vol qui lui sont données.
Le système de contrôle du vol SV peut comprendre également un module de communication radiofréquences pour communiquer avec une station centrale, notamment pour permettre, par sécurité, de reprendre les commandes depuis la station centrale, comme expliqué précédemment.
Parmi le ou les capteurs d’environnement on trouve par exemple :
- télémètre ou de type « rangefinder » mesurant une ou plusieurs distances entre le drone D et un objet présent dans l’environnement du drone D, voire plusieurs télémètres couvrant plusieurs les zones autour du drone, - un capteur optique présentant des caractéristiques spécifiques à une mission, voire plusieurs de ces capteurs couvrant plusieurs zones autour du drone,
- un détecteur thermique ou infrarouge, voire plusieurs de ces détecteurs couvrant plusieurs zones autour du drone.
La plateforme volante P100 comprend également un système de transport d’une charge permettant le largage d’une cartouche d’agent extincteur ou le déploiement in situ d’une charge utile telle qu’un instrument de mesure en liaison de communication avec la station centrale.
Un drone D peut ainsi largueur des charges utiles en différents endroits. Encore une fois ce type de mission complexe peut être mise en oeuvre sur la base de moyens techniques, humains et financiers raisonnables.
La figure 1 1 illustre un exemple de séquencement du vol du drone D dans le cas d’une fonction d’atterrissage. Comme il apparaît sur à la figure 1 1 le séquencement du vol réalisé par l’unité de commande UM confère au drone une autonomie importante.
Plus particulièrement la figure 1 1 illustre les relations entre les fonctions mises en oeuvre par l’unité de commande UC et les phases de vol de la plateforme volante P100. Parmi les phases de vol on trouve :
- « Transit » : déplacement du drone D selon une trajectoire prédéterminée ;
- « Approach » : le drone se rapproche de sa destination ;
- « Still Fligth » : vol stationnaire en attendant que des instructions soient données au module autopilote AP.
A l’approche de la zone d’atterrissage, l’unité de commande UC peut par exemple effectuer une analyse de la zone d’atterrissage pour déterminer un point adapté à l’atterrissage du drone D. L’analyse peut par exemple être un balayage du sol effectué à l’aide du capteur d’environnement.
Si l’unité de commande UC identifie un point qui satisfait les critères pour un atterrissage en sécurité, l’unité de commande UC donne des instructions au module autopilote AP pour engager une procédure d’atterrissage également désignée par « Landing ». Pendant cette phase d’atterrissage, l’unité de commande UC peut en outre activer le module d’évitement d’obstacle de sorte à détecter des obstacles imprévus pouvant s’interposer devant dans la zone d’atterrissage. En cas de détection d’un tel obstacle, l’unité de commande UC peut alors prendre la décision d’interrompre la procédure d’atterrissage et de rentrer à la station de base ou de chercher une autre zone d’atterrissage.
Si par exemple durant une phase de recherche d’une zone d’atterrissage, aucun point adapté n’est détecté, l’unité de commande peut déclencher une recherche par balayage du sol. L’unité de commande peut également déclencher un retour à la station de base ou à son point de décollage, après un nombre déterminé de tentatives infructueuses de recherches de zones d’atterrissage. Un mode d’attente d’instructions de la station de base peut également être déclenché par l’envoi à la station de base d’une requête déterminée.
L’unité de commande UC peut également déclencher un atterrissage d’urgence en mode dégradé, par exemple si le niveau de la batterie Batt du drone est trop faible. Dans ce mode dégradé, la zone d’atterrissage peut être sélectionnée, par exemple en fonction de l’inclinaison et de la planéité, mais selon des seuils de tolérance plus grande ou selon le critère des moindres maux.
Le système S de drone comprenant le drone D et la station centrale est également adapté à de nombreuses missions du fait de l’autonomie importante du drone. La mission peut par exemple être poursuivie malgré une interruption temporaire de liaison de données avec la station centrale. Le drone est notamment à même de déclencher des actions pour rétablir cette liaison de données. La mission peut également comprendre des zones partiellement connues à explorer avec un retour d’information à la station centrale.
La figure 12 illustre un exemple de système de drone S comprenant :
- Des éléments destinés au sol 81 ;
- Le drone D ;
- Des moyens de transmission des données 80 ;
- Des outils d’alimentation en énergie 79.
Les éléments 81 destinés au sol comprennent essentiellement une station centrale B. La station centrale B peut comprendre des moyens d’alimentation, des moyens de traitement et mémorisation des données, des moyens de communication avec le drone.
La station de base B permet de récupérer les informations envoyées par le drone D, y compris d’éventuelles requêtes d’instructions si l’unité de commande UC ne peut pas prendre une décision. Un opérateur au sol peut par exemple utiliser la station de base B pour envoyer des paramétrages au drone D.
Le drone D comprend l’unité de commande UC et la plateforme volante P100.
La plateforme volante comprend :
- Un module d’alimentation en énergie E comprenant une batterie Batt et un module de distribution de puissance PdM ;
- Un système de contrôle du vol SV comprenant un module Radio de communication radiofréquences, un module GPS, une unité inertielle IMU, un module autopilote AP, une caméra FLC telle qu’une caméra thermique;
- Une plateforme volante P comprenant une structure mécanique de support Str et des moyens de propulsion Prop.
L’unité de commande UC comprend :
- L’unité de mémorisation et de traitement UM des données de mission et des données issues du capteur d’environnement CE ;
- Un ou plusieurs capteurs d’environnement CE selon la mission
- Un module de transport de charge C,
- Un module Radio de communication radiofréquences, « ground / onboard communication ».
La caméra FLC peut être comprise dans l’unité de commande embarquée UC ou dans l’unité de contrôle du vol SV.
L’unité de commande UC comprend ainsi des modules lui permettant à la fois de s’interfacer avec la plateforme volante P100 et d’interpréter les données acquises notamment par son ou ses capteurs d’environnement CE.
Le système de drone S permet par exemple de mener à terme de façon autonome des missions complexes, sans nécessiter d’intervention de l’opérateur au sol. Les moyens 80 de communication des données comprennent une liaison communication L établie entre une interface de communication au sol GL et une interface de communication en vol AL. Dans la présente description, cette interface de communication en vol est comprise dans l’unité de commande embarquée, sauf indication contraire.
Les outils d’alimentation en énergie 79 comprennent notamment les batteries de la station centrale B. L’unité de commande embarquée est par exemple alimentée en énergie par la batterie de la plateforme volante.
La figure 13 représente un exemple de plan de vol mémorisé pour une mission déterminée. Ce plan de vol est par exemple mémorisé initialement par l’unité de commande embarquée. Le plan de vol comprend par exemple un point de décollage P50, un point d’atterrissage P51 et différents points de passage tels que P49 et P48. Chaque point comprend sa latitude, sa longitude et son altitude. La hauteur est calculée par rapport à un référentiel cartographique. Le profil du vol 47 à différentes hauteurs est également mémorisé. La carte est par exemple présentée en arrière- plan sur la station centrale, lors de l’affichage du plan de vol.
Exemples de cas d’usage
Mission de type intervention sur incendie
Lors des missions du type intervention sur incendie, l’environnement réel est généralement modifié et une éventuelle cartographie de la région utilisée se trouve alors obsolète. Le drone dispose des fonctions lui permettant de s’adapter à la situation en prenant en compte par exemple des paramètres environnementaux pour l’exécution de sa mission.
Le drone S peut en outre être paramétré lors du vol, de manière simple, par exemple en lui signifiant une zone à surveiller. L’opérateur identifie par exemple une zone à risque et transmet au drone les coordonnées de cette zone d’intérêt. L’opérateur communique avec le drone depuis la station centrale en liaison de communication avec le drone. Ce simple paramètre permet au drone d’adapter sa mission en temps réel. L’adaptation est en effet basée en grande partie sur les capteurs d’environnement.
Durant le vol, le drone D détecte en effet son environnement, à l’aide d’un capteur d’environnement, par exemple une caméra thermique, un télémètre laser ou un détecteur infrarouge, ou à l’aide d’un capteur dédié à la détection des terminaux mobiles communicant par radio comme par exemple en WiFi, Bluetooth, GSM, LTE.
L’environnement détecté peut se trouver sous le drone, au-dessus du drone, devant, derrière ou sur les côtés. Les détections effectuées par le drone sont par exemple mémorisées et mises en forme en étant associées à une position géographique correspondante avant d’être transmises à la station centrale. L’opérateur aura par exemple la possibilité d’établir une communication avec les téléphones cellulaires détectés pour demander des informations directement aux personnes sur place.
Le drone revient par exemple à son point de départ une fois la zone de surveillance entièrement couverte.
Les fonctions exécutées par le drone seront par exemple :
- La détection de feux ou départs de feux et le repérage de leur position,
- L’exploitation de données de repérage pour présenter une carte de visualisation des positions des feux ou départs de feux, cette carte pouvant être utilisée ultérieurement par les personnes intervenant au sol,
- Détecter les obstacles et leur nature, comme par exemple les éboulements, les zones d’incendie ou les zones inondées.
Mission de type déploiement d’une charge
Un autre exemple de cas d’usage concerne par exemple le déploiement d’une charge ou l’activation d’une cartouche.
Il apparaît ici que le drone S peut prendre en compte son environnement réel pour accomplir sa mission sans nécessiter un repérage préalable de haute précision. C’est le drone lui-même qui acquiert les données sur le champ des opérations afin de se poser, par exemple sur le toit d’un immeuble.
Le drone S permet un déploiement efficace de façon simplifiée en atterrissant dans une zone inconnue ou connue approximativement. Le déploiement efficace d’une charge ou l’activation d’une cartouche d’agent extincteur nécessite en effet un repérage précis de l’environnement et de la zone d’atterrissage. Le drone D lorsqu’il arrive à proximité d’une localisation de feu, va par exemple détecter et trouver une zone d’atterrissage avec un niveau de sécurité suffisant.
Après l’atterrissage, le drone D active par exemple la charge transportée telle qu’une ou plusieurs cartouches d’agent extincteur.
On peut ensuite prévoir un vol du drone jusqu’à son point de décollage ou jusqu’à un autre point prévu pour son atterrissage.
Détection de gaz toxique
Un autre exemple concerne la détection par le drone D de gaz toxiques formant par exemple un nuage. Certaines usines ont en effet un besoin de détection de nuages toxiques pouvant se former à partir de leur site d’implantation. Le système de drone permet de réaliser simplement et à moindre coût ce type de mission. Ce type de détection de nuage toxique peut être réalisé de façon préventive ou en cas d’accident sur le site.
Le drone D comprend par exemple en mémoire une zone de surveillance où un nuage toxique est susceptible d’être présent. Ces données représentatives d’une zone d’exploration géographique peuvent être programmées en même temps que la mission ou actualisées en temps réel par la station centrale, via une liaison de communication AL établie avec le drone. L’opérateur peut confirmer l’exécution de la mission après accusé réception d’une mise à jour des données d’exploration géographique.
Le drone utilise par exemple un ou plusieurs détecteurs CE durant son vol pour évaluer son environnement. Le ou les capteurs d’environnement CE utilisés sont par exemple des capteurs optiques exploités pour détecter de la fumée opaque ou une couleur spécifique à un nuage toxique voire des sondes de détection de composant chimiques et notamment des gaz toxiques. Une telle sonde sera par exemple maintenue à distance du drone pour limiter les perturbations aérodynamiques générées par le drone. Lors de la détection des éléments recherchés, les données représentatives de l’environnement sont par exemple stockées en mémoire, en correspondance avec des données de positionnement. Les données de positionnement du drone comprennent par exemple la latitude, la longitude et l’altitude ainsi que les inclinaisons du drone. La mémorisation des données d’environnement n’intervient ainsi que pour les zones d’intérêt. L’unité de commande peut également ralentir son allure, voire faire de courtes pauses, pour un examen plus précis de son environnement, avant de reprendre une allure plus rapide hors des zones remarquables.
Si un feu est détecté par le drone, ce dernier intervient alors sur le feu.
La détection d’un nuage de fumée ou d’une source de chaleur peut également constituer la détection d’un obstacle pris en compte par le drone réalisant alors une manoeuvre d’évitement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système (SY) de sécurisation d’une zone, le système de sécurisation comprenant une station centrale (SS) en liaison de communication avec des drones, chaque drone comprenant au moins une unité de localisation (UL) dans la zone et une unité de propulsion (UP) commandée par une unité de contrôle de trajectoire (UT), caractérisé en ce que chaque drone comprend :
- une unité de détection d’incendie (UD) comprenant au moins une caméra thermique,
- une unité d’intervention sur incendie comprenant au moins un conteneur retenant un gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer un feu, ce gaz étant libérable par une ouverture d’expulsion du conteneur sous l’action d’un déclencheur et
- un module de commande comprenant un module de balayage (MB) d’une partie de la zone, mémorisée par le drone, en fonction de laquelle une trajectoire de balayage de cette partie de la zone est calculée et transmise à l’unité de contrôle de trajectoire (UT), le module de commande commandant le déclencheur de l’unité d’intervention lors d’une détection de feu par l’unité de détection d’incendie et le module de commande remontant, à la station centrale, en cas de détection de feu, une alerte incendie comprenant au moins information de localisation du drone fournie par l’unité de localisation.
2. Système de sécurisation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la station comprend un module de répartition des drones dans la zone surveillée, ce module de répartition réalisant l’envoi d’une initialisation ou d’une mise à jour en mémoire de chaque drone, de la partie de zone qui leur est attribuée.
3. Système de sécurisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque drone, le module de commande comprend un module de gestion d’alertes (MG) réalisant une surveillance des alertes transmises par la station centrale, chaque alerte étant associée à une localisation d’intervention , le module de gestion des alertes calculant une trajectoire de progression vers la localisation, en fonction de la localisation d’intervention et en fonction de la localisation du drone, cette trajectoire étant transmise à l’unité de contrôle de trajectoire (UT), la station centrale comprenant un module de gestion des alertes remontées et d’attribution de chaque alerte géo-localisée à un ou plusieurs drones venant en renfort du drone ayant émis l’alerte incendie.
4. Système de sécurisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la station centrale est en liaison de communication avec des unités de détection d’incendie chacune associée à une localisation déterminée, ces unités de détection d’incendie pouvant remonter des alertes géo-localisée vers la station centrale.
5. Système de sécurisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer le feu se combine de préférence avec les molécules d’oxygène chaudes, le résultat de la combinaison du gaz avec l’oxygène se présentant sous la forme d’un gaz inoffensif pour l’être humain, le gaz apte à se combiner à l’oxygène pour étouffer le feu étant stocké sous forme solide et sublimant au contact de l’air en favorisant son expulsion.
6. Système de sécurisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque drone, l’unité de commande associe chaque activation de déclencheur de chaque conteneur à une temporisation de durée mémorisée correspondant à la durée d’action de chaque conteneur, l’unité de commande déclenchant au moins un deuxième déclencheur d’un deuxième conteneur dans le cas où l’unité de détection d’incendie (UD) envoie un signal représentatif d’un incendie détecté à la fin de la temporisation associée au conteneur précédemment déclenché.
7. Système de sécurisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque drone, l’unité de commande mémorise le nombre de conteneurs disponibles, ce nombre étant décrémenté à chaque nouveau déclenchement et transmis à la station centrale.
8. Système de sécurisation (SY) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque drone extincteur (DR) comprend un module détecteur d’obstacles en communication avec l’unité de commande (UC), le module détecteur d’obstacle calculant une nouvelle trajectoire en fonction de la trajectoire actuelle et en fonction d’un obstacle solide détecté ou en fonction d’un obstacle correspondant à un espace dans lequel la température dépasse un seuil maximal mémorisé.
9. Système de sécurisation (SY) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque drone comprend un anémomètre et un module de détermination de la force et de la direction du vent, l’unité de commande comportant par ailleurs un module de détermination de la position d’intervention (MP) à partir des données fournies par le module de détermination de la force et de la direction du vent.
10. Procédé de mise en oeuvre d’un système de sécurisation (SY) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape (E1 ) de balayage par chaque drone extincteur (DR) d’une partie de la zone surveillée ;
- une étape (E2) de détection de la présence d’un incendie par l’unité de détection d’incendie (UD) d’un drone extincteur (DR) ;
- une étape d’intervention par le drone extincteur et de transmission de sa position à la station centrale.
1 1 . Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une étape de réception, par la station centrale, de l’alerte géo-localisée,
- une étape de sélection, par la station centrale, d’au moins un drone venant en renfort du drone ayant émis l’alerte
- une étape de transmission audit drone venant en renfort, de l’alerte géo- localisée,
- une étape de réception de l’alerte géo-localisée par le drone venant en renfort et de détermination d’une trajectoire de progression vers une localisation correspondant à l’alerte géo-localisée.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisé en ce que chaque drone réalise l’envoi, à la station centrale, d’un message d’information représentative du nombre de conteneurs opérationnels, à chaque déclenchement d’un nouveau conteneur.
13. Procédé selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’initialisation ou de mise à jour, en mémoire de chaque drone, des données représentatives de leur partie de zone à balayer.
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