FR2775534A1 - DEVICE FOR MONITORING AN ENCLOSURE, ESPECIALLY THE HOLD OF AN AIRCRAFT - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de surveillance d'une enceinte, notamment de la soute d'un avion. The present invention relates to a device for monitoring an enclosure, in particular the hold of an aircraft.
La soute d'un avion contient des conteneurs qui sont arrimés au plancher, afin d'être immobilisés pendant le déplacement de l'avion. II convient de s'assurer, qu'au cours du déplacement de l'avion, il n'y ait pas de déplacement des conteneurs à l'intérieur de la soute, un tel déplacement pouvant se traduire par un endommagement de la structure de l'avion avec des conséquences dommageables. The hold of an aircraft contains containers that are stowed on the floor, to be immobilized during the movement of the aircraft. It should be ensured that, during the movement of the aircraft, there is no movement of the containers inside the hold, such displacement being able to result in damage to the structure of the plane with damaging consequences.
II est également important de pouvoir surveiller la soute d'un avion pour que l'équipage puisse être immédiatement prévenu en cas d'apparition de fumée, d'un feu, ou d'un point chaud résultant par exemple d'un court-circuit électrique. It is also important to be able to monitor the hold of an airplane so that the crew can be immediately alerted in the event of the appearance of smoke, a fire, or a hot spot resulting, for example, from a short circuit. electric.
A ce jour, ces différentes exigences sont plus ou moins bien remplies à l'aide de différents types de capteurs. II existe des capteurs optiques ou des capteurs ioniques qui détectent essentiellement des fumées en mesurant une opacité éventuelle entre un émetteur et un récepteur. Le nombre de capteurs nécessaires pour équiper une soute est très important, sans pour cela fournir un résultat parfait, dans la mesure où les détections de fumée sont effectuées tardivement, et que ces détecteurs sont sensibles à l'environnement (pression, humidité, poussière), se traduisant par de fausses alarmes, nécessitant toutefois le retour de l'avion à l'aéroport. II est également connu d'utiliser des caméras vidéo de type CCD, fonctionnant dans le proche infra-rouge, associées à un calculateur de traitement d'image, avec un moniteur dans la cabine de pilotage de l'avion, pour la visualisation de la soute de l'appareil. To date, these different requirements are more or less well fulfilled using different types of sensors. There are optical sensors or ionic sensors which essentially detect smoke by measuring any opacity between a transmitter and a receiver. The number of sensors required to equip a hold is very large, without providing a perfect result, since smoke detections are made late, and these detectors are sensitive to the environment (pressure, humidity, dust) , resulting in false alarms, however requiring the return of the aircraft to the airport. It is also known to use CCD type video cameras, operating in the near infrared, associated with an image processing computer, with a monitor in the cockpit of the aircraft, for viewing the hold of the aircraft.
Les inconvénients des systèmes connus sont
- la ponctualité des détections de feux, de fumées et de points chauds, sans renseignements sur la couverture volumique, le facteur de forme du feu, de la fumée, la densité géographique de la fumée, la visualisation de la répartition des points chauds.The disadvantages of known systems are
- punctuality of fire, smoke and hot spot detections, without information on volume coverage, form factor of fire, smoke, geographic density of smoke, visualization of the distribution of hot spots.
- les différents systèmes de détection sont dissociés, nécessitant autant de calculateurs que de types de détection, ainsi qu'un grand nombre de capteurs, puisque ces derniers sont tous spécifiques à un type de détection. - the different detection systems are dissociated, requiring as many computers as there are types of detection, as well as a large number of sensors, since the latter are all specific to a type of detection.
- les systèmes connus ne renseignent pas sur le mouvement des charges contenues dans la soute et sur les éventuelles détériorations de l'avion résultant du déplacement de telles charges. - The known systems do not provide information on the movement of the charges contained in the hold and on the possible deterioration of the aircraft resulting from the displacement of such charges.
II serait possible de réaliser des mesures de température à l'aide de caméras thermographiques infra-rouges. De telles caméras sont très volumineuses, leur résolution spatiale est faible, et leur coût très élevé. It would be possible to carry out temperature measurements using infrared thermographic cameras. Such cameras are very large, their spatial resolution is low, and their cost very high.
Cette solution n'est donc pas mise en oeuvre.This solution is therefore not implemented.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de surveillance d'une enceinte, notamment de la soute d'un avion, qui permette à l'aide d'un seul type de capteur de conception simple, et d'un seul type de calculateur, de remplir plusieurs fonctions de détection de : feux, fumées, points chauds, mouvements de charge, et visualisation de l'enceinte, notamment de la soute d'un avion. The object of the invention is to provide a device for monitoring an enclosure, in particular of the hold of an airplane, which allows using a single type of sensor of simple design, and a single type computer, to fulfill several detection functions of: fires, smoke, hot spots, load movements, and display of the enclosure, in particular of the hold of an aircraft.
A cet effet, le dispositif de surveillance qu'elle concerne, comprend au moins un capteur constitué par une caméra CCD à très courte bande spectrale comprise entre 0,4pm et 1,1 !il, équipée d'un filtre infra-rouge éliminant la bande spectrale comprise entre environ 0,4 jim et 0,8ym, ce capteur étant associé à un calculateur assurant notamment le traitement d'image, au moins un écran de visualisation, et un tableau de commande. To this end, the monitoring device which it concerns, comprises at least one sensor constituted by a CCD camera with a very short spectral band of between 0.4 μm and 1.1 μm, equipped with an infrared filter eliminating the spectral band of between approximately 0.4 μm and 0.8 μm, this sensor being associated with a computer ensuring in particular image processing, at least one display screen, and a control panel.
Ce type de caméra vidéo peut réaliser la détection de points chauds, pour des températures comprises entre environ 350 et 600"C, correspondant à la bande spectrale comprise entre 0,8 et 1,1 ijm. This type of video camera can detect hot spots, for temperatures between about 350 and 600 "C, corresponding to the spectral band between 0.8 and 1.1 ijm.
Avantageusement, chaque caméra est associée à un élément d'éclairage dans le proche infra-rouge, chaque élément d'éclairage étant, par exemple, constitué par un élément au silicium à 880 nm. Advantageously, each camera is associated with a lighting element in the near infrared, each lighting element being, for example, constituted by a silicon element at 880 nm.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque caméra et l'élément d'éclairage associé sont logés à l'intérieur d'un boîtier étanche fermé par un hublot. II est intéressant de noter que, dans la bande spectrale de la caméra CCD, le facteur de transmission spectral du hublot est une constante qui ne dépend que de l'épaisseur du matériau traversé. According to another characteristic of the invention, each camera and the associated lighting element are housed inside a sealed housing closed by a porthole. It is interesting to note that, in the spectral band of the CCD camera, the spectral transmission factor of the window is a constant which only depends on the thickness of the material traversed.
Dans la mesure où chaque caméra est associée à un élément d'éclairage, elle permet d'effectuer d'autres types de détection, notamment des détections de feux, de fumées, de mouvements de charge, et de visualisation de l'enceinte dans laquelle la caméra est placée. Ce dispositif est avantageux en ce sens que tous les capteurs sont de même nature, et sont associés à un même calculateur et à un même tableau de commande.Insofar as each camera is associated with a lighting element, it makes it possible to carry out other types of detection, in particular detection of fires, smoke, charge movements, and display of the enclosure in which the camera is placed. This device is advantageous in the sense that all the sensors are of the same nature, and are associated with the same computer and with the same control panel.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le boîtier contient également un dispositif de régulation de la température, et/ou un dispositif de dégivrage du hublot, ainsi qu'un bloc d'alimentation, de commande et de contrôle. According to another characteristic of the invention, the box also contains a device for regulating the temperature, and / or a device for defrosting the window, as well as a power supply, command and control unit.
Le dispositif peut ainsi fonctionner dans des environnements divers, notamment dans des conditions d'humidité, de pression et de températures variables, sans que ces conditions n'affectent sa fiabilité. The device can thus operate in various environments, in particular under conditions of variable humidity, pressure and temperatures, without these conditions affecting its reliability.
En ce qui concerne l'éclairage, celui-ci n'est pas réalisé de façon permanente, puisque le calculateur provoque l'éclairage de chaque élément d'éclairage pour des durées, par exemple, comprises entre environ 40 et 100 millisecondes. II est ainsi possible de disposer de résultats fournis par chaque caméra, sans éclairage, par exemple pour des mesures thermographiques ou certaines mesures de feu, et à des mesures nécessitant un éclairage, comme les mesures de présence de fumées, de mouvements de la charge, ou de visualisation de l'intérieur de la soute. As far as the lighting is concerned, this is not carried out permanently, since the computer causes the lighting of each lighting element for durations, for example, between approximately 40 and 100 milliseconds. It is thus possible to have the results provided by each camera, without lighting, for example for thermographic measurements or certain fire measurements, and for measurements requiring lighting, such as measurements of presence of smoke, movements of the charge, or viewing the interior of the hold.
Suivant une caractéristique, ce dispositif compare deux images, dont l'une constitue une image de référence, acquises successivement pour détecter des variations de position des objets se trouvant dans le champ de chaque caméra. II est ainsi possible de détecter le mouvement d'une charge, en se basant sur une comparaison d'images. Dans le cas d'une soute d'avion, I'image de la charge formant référence est mémorisée avant le décollage de l'appareil, une comparaison en temps réel de l'image de la soute par rapport à l'image de référence durant le vol, permettant de détecter des variations géographiques de la charge et de localiser et mesurer ces variations. Le système permet une résolution déterminant un déplacement de la charge par rapport à la soute d'une valeur de 50 mm à 15 m avec un angle de 30". According to one characteristic, this device compares two images, one of which constitutes a reference image, acquired successively to detect variations in the position of the objects located in the field of each camera. It is thus possible to detect the movement of a charge, based on a comparison of images. In the case of an aircraft hold, the image of the load forming a reference is memorized before takeoff of the aircraft, a comparison in real time of the image of the hold with respect to the reference image during theft, making it possible to detect geographic variations in the load and to locate and measure these variations. The system allows a resolution determining a displacement of the load with respect to the hold of a value of 50 mm to 15 m with an angle of 30 ".
En outre, ce dispositif analyse l'histogramme des niveaux de gris d'une image fournie par une caméra avec comptage des points ayant un niveau supérieur à un seuil prédéterminé et formant une région connexe de l'image, pour en déduire l'existence et l'étendue d'une zone de feu. In addition, this device analyzes the histogram of the gray levels of an image supplied by a camera with counting of the points having a level higher than a predetermined threshold and forming a connected region of the image, to deduce the existence thereof and the extent of a fire zone.
Une détection est déclenchée sur variation de l'histogramme de l'image, de laquelle on déduit, d'une part, I'étendue de la zone de feu par mesure du nombre minimum de pixels contigus de l'image et, d'autre part, le niveau des points de la zone de feu, c'est-à-dire le seuil minimum sur les différents pixels.A detection is triggered on variation of the image histogram, from which the extent of the fire area is deduced on the one hand by measuring the minimum number of contiguous pixels of the image and, on the other hand hand, the level of the points of the zone of fire, that is to say the minimum threshold on the different pixels.
En outre, ce dispositif analyse la distribution des niveaux de gris ainsi que le nombre de classes présentes dans chaque image fournie par une caméra pour détecter la présence éventuelle de fumée. In addition, this device analyzes the distribution of the gray levels as well as the number of classes present in each image supplied by a camera to detect the possible presence of smoke.
La détection de fumées est basée sur la localisation dans l'image d'un rehaussement de luminosité lié à l'opacité de la fumée, sachant que cette image est fournie alors que l'élément d'éclairage est en fonctionnement. La détection est déclenchée par variation de l'histogramme de l'image, d'où l'on déduit le taux d'opacité moyen qui se traduit par un pourcentage de rehaussement de l'image dû à la diffusion de lumière, et l'étendue de la zone de fumée. La discrimination brouillardfumées est réalisée à l'aide d'un capteur hygrométrique situé dans l'enceinte. Smoke detection is based on the location in the image of an increase in brightness linked to the opacity of the smoke, knowing that this image is provided while the lighting element is in operation. Detection is triggered by variation of the histogram of the image, from which the average opacity rate is deduced, which results in a percentage of enhancement of the image due to the scattering of light, and the extent of the smoke zone. Smoke smoke discrimination is carried out using a hygrometric sensor located in the enclosure.
Le calculateur est relié à au moins une alarme à laquelle est fourni un signal lors de la détection d'une anomalie. S'il s'agit de la surveillance de la soute d'un avion, I'équipage de celui-ci peut, en cas de détection actionnant une alarme, utiliser le dispositif comme un dispositif de visualisation permettant une vision de l'intérieur de la soute, pour contrôler si cette détection est justifiée, et ne résulte pas d'un défaut de fonctionnement. The computer is connected to at least one alarm to which a signal is supplied when an anomaly is detected. If it is a question of monitoring the hold of an aircraft, the crew of the latter may, in the event of detection activating an alarm, use the device as a display device allowing a vision of the interior of the hold, to check if this detection is justified, and does not result from a malfunction.
De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif
Figure 1 est une vue d'un schéma bloc du dispositif;
Figure 2 est une vue schématique d'une caméra et de son environnement;
Figures 3 à 7 sont des vues d'images et d'histogrammes mettant en évidence le mode de détection d'un certain nombre de phénomènes.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this device
Figure 1 is a view of a block diagram of the device;
Figure 2 is a schematic view of a camera and its environment;
Figures 3 to 7 are views of images and histograms highlighting the mode of detection of a certain number of phenomena.
Le dispositif de surveillance d'une enceinte 2, telle que la soute d'un avion selon l'invention, comprend un certain nombre de blocs caméras 3 situés dans l'enceinte, afin de couvrir la totalité du volume de celle-ci, reliés à un calculateur 4, ce calculateur 4 étant lui-même connecté à un panneau de commande 5, à des écrans de visualisation 6, et comporte une sortie 7 vers des alarmes. The device for monitoring an enclosure 2, such as the hold of an aircraft according to the invention, comprises a certain number of camera units 3 located in the enclosure, in order to cover the entire volume thereof, connected to a computer 4, this computer 4 being itself connected to a control panel 5, to display screens 6, and has an output 7 to alarms.
Chaque bloc caméra 3 contient une caméra CCD 8 à très courte bande spectrale comprise en 0,4pm et 1,1 j'm, équipée d'un filtre infra-rouge 9 éliminant la bande spectrale comprise entre environ 0,4 pm et 0,81lu. Cette caméra est logée à l'intérieur d'un boîtier étanche 10, obturé par un hublot 12, permettant à la caméra de saisir des images. Le boîtier 10 est équipé d'un dispositif de chauffage 13 assurant la régulation de température et d'un dispositif de dégivrage 14 du hublot. A l'intérieur du dispositif est également logé un élément d'éclairage dans le proche infra-rouge, par exemple un éclairage au silicium à 880 nm. Le boîtier contient également un bloc 16 d'alimentation, de commande et de contrôle de la caméra, de l'éclairage, du chauffage et du dégivrage. Un connecteur 17 permet de réaliser la liaison de ce bloc caméra 3 avec le calculateur 4. Each camera unit 3 contains a CCD camera 8 with a very short spectral band comprised in 0.4 pm and 1.1 i m, equipped with an infrared filter 9 eliminating the spectral band comprised between approximately 0.4 pm and 0, 81lu. This camera is housed inside a waterproof housing 10, closed by a porthole 12, allowing the camera to capture images. The housing 10 is equipped with a heating device 13 ensuring temperature regulation and with a defrosting device 14 for the window. Inside the device is also housed a lighting element in the near infrared, for example silicon lighting at 880 nm. The housing also contains a power supply 16, command and control of the camera, lighting, heating and defrosting. A connector 17 makes it possible to link this camera unit 3 with the computer 4.
Compte tenu de ces spécificités, chaque caméra peut réaliser différents types de détection. C'est ainsi, comme montré à la figure 3, la caméra peut agir comme un détecteur thermographique, détectant un point chaud 18, par incrustation graphique sur l'image visualisée. Given these specificities, each camera can perform different types of detection. Thus, as shown in FIG. 3, the camera can act as a thermographic detector, detecting a hot spot 18, by graphic overlay on the displayed image.
Ce type de caméra peut également détecter des déplacements de charge. II convient de réaliser la saisie d'une première image 19, représentée à la figure 4, dans laquelle la charge est dans une position de référence. Ensuite, il est possible d'effectuer des prises de vues correspondant à celles ayant fourni l'image 19 qui est l'image de référence, I'image 20 ainsi obtenue étant comparée à l'image de référence pour détecter d'éventuelles variations de position de la charge. This type of camera can also detect charge movements. It is advisable to carry out the capture of a first image 19, represented in FIG. 4, in which the load is in a reference position. Then, it is possible to take shots corresponding to those having provided the image 19 which is the reference image, the image 20 thus obtained being compared with the reference image to detect possible variations in load position.
La figure 6 représente une image 22 et la figure 7 un histogramme de l'image 22. La présence de feu dans l'image se manifeste par une zone 24 à forte luminosité (phénomène de saturation). Pour détecter l'apparition d'un tel phénomène, on utilise l'histogramme 23 des niveaux de gris, qui permet de connaître la distribution des niveaux de gris de l'image. La détection est déclenchée sur un seuil avec comptage des points ayant un niveau supérieur au seuil formant un certain nombre de points contigus. FIG. 6 represents an image 22 and FIG. 7 a histogram of image 22. The presence of fire in the image is manifested by an area 24 of high luminosity (saturation phenomenon). To detect the appearance of such a phenomenon, the gray level histogram 23 is used, which makes it possible to know the distribution of the gray levels of the image. The detection is triggered on a threshold with counting of the points having a level higher than the threshold forming a certain number of contiguous points.
La détection de fumée est basée sur la localisation dans l'image, avec éclairage, d'une augmentation de la luminosité liée à l'opacité de la fumée. Smoke detection is based on the location in the image, with lighting, of an increase in brightness linked to the opacity of the smoke.
Un capteur hygrométrique, non représenté au dessin, permet d'effectuer la discrimination entre le brouillard et la fumée. A humidity sensor, not shown in the drawing, makes it possible to discriminate between fog and smoke.
Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de surveillance de l'intérieur d'une enceinte permettant d'effectuer différents types de détection à l'aide d'un seul type de capteur. Dans la mesure où n capteurs sont utilisés, ces n capteurs sont gérés par un seul calculateur. As is clear from the above, the invention brings a great improvement to the existing technique by providing a device for monitoring the interior of an enclosure making it possible to carry out different types of detection using a single type sensor. Insofar as n sensors are used, these n sensors are managed by a single computer.
L'avantage de ce capteur est qu'il est constitué par une caméra standard, très sensible dans le proche infra-rouge, à laquelle est associé un dispositif d'éclairage insensible à la pression et à la température, I'ensemble étant placé dans un boîtier étanche. The advantage of this sensor is that it consists of a standard camera, very sensitive in the near infrared, with which is associated a lighting device insensitive to pressure and temperature, the assembly being placed in a waterproof case.
Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que les moyens d'éclairage pourraient être différents, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiment of this device, described above by way of example, on the contrary, it embraces all of its variants. Thus, in particular, the lighting means could be different, without thereby departing from the scope of the invention.
Claims (11)
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