FR2932350A1 - Systeme autonome et automatique de mesure, monitorage, visualisation et surveillance active d'evolutions, deplacements et mouvements d'ouvrages et procede associe. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système composé de deux types de dispositifs capables de réaliser la surveillance active, complètement automatique et en temps réel, des mouvements d'ouvrages et des constructions, en particulier dans le domaine du bâtiment et du génie civil, à travers l'élaboration numérique d'images et, en général, de représentations multidimensionnelles. Le système objet de l'invention est constitué d'un ou plusieurs dispositifs d'acquisition multi technologies et d'un ou plusieurs dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration. Dans le fonctionnement typique, ces deux types de dispositif opèrent ensemble afin de réaliser toutes les fonctions nécessaires pour assurer le monitorage et la surveillance complets et automatiques de l'ouvrage à partir de l'apparition de désordres.

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne un système autonome et complètement automatique de mesure, monitorage, visualisation et surveillance active d'évolution, déplacements et mouvements, ainsi que le procédé associé.

Plus précisément, le système, composé de deux dispositifs opérant ensemble et conçus pour l'acquisition, l'enregistrement, l'élaboration, la visualisation et la transmission à distance et en temps réel des informations, permet la surveillance active et complètement automatique des mouvements d'ouvrages et des constructions, en particulier dans le domaine du bâtiment et du génie civil, grâce à des techniques innovantes exploitant des capteurs d'image et des transducteurs lasers. Le but principal qui a conduit à la mise au point de cette invention est de fournir une solution précise et adaptée au problème de la surveillance des ouvrages à partir du moment de l'apparition des désordres. L'invention peut être utilisée aussi dans les cas où une surveillance préventive et continue des ouvrages est demandée. Des dispositifs et des procédés sont disponibles aujourd'hui sur le marché mais ils présentent des inconvénients que cette invention surmonte grâce à des solutions innovantes.

Les dispositifs existants sont basés sur des capteurs, typiquement appelées jauges, fissuromètres ou cordes optiques, qui mesurent l'évolution d'une seule quantité, par exemple le niveau d'un signal électrique analogique, qui varie suivant une modification mécanique d'une partie du capteur (le transducteur). De plus, ces capteurs ne sont pas intégrés dans des solutions suffisamment complètes et avancées pour assurer une surveillance en même temps complète, automatique, fiable et économique. Chacune des solutions existantes, en effet, selon la technologie du capteur choisi, présente au moins un mais dans la plupart des cas plusieurs inconvénients liés aux facteurs suivants : 1. l'incapacité de produire une mesure multi dimensionnelle à partir d'un seul capteur 2. capteurs mono technologie 3. la fragilité des capteurs -

4. la criticité de la mesure par rapport au conditions d'humidité, de température et mécaniques 5. la précision atteignable 6. l'absence d'un processus de surveillance complètement automatique 5 7. la criticité, la complexité techniques et les coûts élevés pour l'installation et la mise en service 8. la nécessité de réaliser des câblages sur l'ouvrage 9. la nécessité d'entretien sur de longues périodes de surveillance 10. l'impossibilité de réutiliser les capteurs sur un autre site une fois le 10 besoin terminé ou le coût; élevé de leur désinstallation et reconditionnement 11. le coût élevé de réalisation ou d'achat de capteurs 12. l'impossibilité technique ou le coût très élevé pour équiper les capteurs installés sur le site sous surveillance d'une alimentation autonome 15 capable de garantir le fonctionnement, sans intervention, sur de longues périodes 13. l'impossibilité de sauvegarder et d'archiver une caractérisation complète et visuelle du sujet surveillé et de son évolution pendant toute la durée de la surveillance, afin de garantir la reproductibilité des 20 mesures et des analyses en suite. L'invention objet de ce brevet surmonte toutes les limitations techniques indiquées, comme détaillé par la suite dans ce document : mesure multi dimensionnelle, capteurs multi technologies, robustesse et fiabilité des capteurs, indépendance de la mesure des facteurs climatiques, précision très élevée, processus de surveillance 25 complètement automatique, facilité d'installation et donc coûts très réduits, absence de câblages sur l'ouvrage, entretien presque absent, réutilisation systématique des capteurs, coût de réalisation des capteurs modéré, alimentation autonome garantissant le fonctionnement sur de longues périodes. Un autre facteur déterminant de différentiation et d'innovation technique de l'invention par rapport 30 aux solutions existantes est sa capacité de produire, au-delà des mesures quantifiées des évolutions, de vraies représentations visuelles en deux et trois dimensions - images noir et blanc, couleurs, thermiques et synthétiques - de l'objet sous surveillance. Ces représentations visuelles sont élaborées afin de fournir des -:3-

paramètres extrêmement précis de l'évolution et des mouvements sur les trois dimensions de l'espace euclidien (plus la quatrième dimension temporelle) mais sont aussi sauvegardées et archivées dans leur état originel en format de séquences vidéo. Cette dernière fonction a deux avantages innovants : - la disponibilité d'une archive complète permettant la visualisation directe et rapide de l'évolution des sujets surveillés à tout moment, même longtemps après la conclusion de la phase de surveillance active, à des fins aussi bien légales que techniques ou scientifiques - la reproductibilité parfaite des résultats : c'est-à-dire la possibilité d'effectuer la réélaboration des données sources à posteriori, même longtemps après la conclusion de la phase de surveillance active, à des fins aussi bien légales que techniques ou scientifiques. Le système et son fonctionnement sont représentés, à titre d'exemple non limitatif, dans les figures annexées 1, 2 et 3 : Figure 1 : système en configuration d'exemple d'application Figure 2 : exemple de visualisation des résultats Figure 3 : diagramme logique des éléments inclus dans le dispositif d'acquisition Le système S représenté en figure 1 constitue un exemple de réseau de surveillance de trois sites (ouvrages) : une église (01), un immeuble (02) et un pont (03). Le système exemplifié en figure 1 est composé des éléments suivants : 1. Une série Al de dispositifs d'acquisition Al1 ... Ain, installés en correspondance des sujets (détails) à surveiller de l'ouvrage 01: typiquement aux endroits dans la ;structures des ouvrages où un désordre est apparu 2. Une série A2 de dispositifs d'acquisition A21 ... A2n, installés en correspondance des sujets (détails) à surveiller de l'ouvrage 02. 3. Une série A3 de dispositifs d'acquisition A31 ... A3n, installés en correspondance des sujets (détails) à surveiller de l'ouvrage 03. 4. Deux dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration El, E2 Le système dialogue avec le monde externe EXT à travers des interfaces et des protocoles de télécommunications filaires ou radio. -4

Le dispositif d'acquisition (AXy) est constitué d'un ou plusieurs capteurs/transducteurs optoélectroniques, actifs ou passifs. Le capteur/transducteur optoélectronique passif est un capteur d'images dans les spectres de fréquences visibles, infrarouges ou ultraviolettes ; l'image résultante peut être mono ou multi chromatique (blanc et noir, couleurs, etc.), selon les transducteurs et les filtres choisis en fonction des caractéristiques du site et de la nature des sujets à surveiller. Le capteur d'images est associé à un objectif interchangeable ou zoom, ce qui permet de régler la région (champ de vision) d'acquisition sous surveillance selon les besoins, au cas par cas : de quelques millimètres (macro) à plusieurs mètres. Grâce à cette flexibilité, le capteur peut être utilisé dans tout les cas de figure connus ; une liste, non exhaustive, d'exemples de monitorage bi ou tridimensionnel est indiquée ci-dessous : 1. une micro ou macro fissure 2. la planéité ou l'inclinaison d'une surface 3. l'espace compris entre deux ou plusieurs éléments structurels 4. les déformations d'un pilier ou d'une poutre ou d'une structure complexe 5. les mouvements - absolus et rellatifs - d'une surface, d'une poutre, d'un pilier, d'une structure complexe.

Une autre caractéristique fondamentale de cette solution est le fait que, grâce à ce type de capteur et en appliquant des algorithmes de post-élaboration appropriés, il est toujours possible d'atteindre le degré de précision demandé par le prescripteur, jusqu'au limites de la technologie courante : par exemple, au moment de la rédaction de ce document, la technologie permet d'atteindre sans difficulté une précision de quelques millièmes de rnillimètre, en utilisant un objectif macro permettant un agrandissement suffisant.. Le capteur passif est aussi équipé d'un module de diffusion d'éclairage opérant, selon les différents cas, dans les fréquences visibles, infrarouges ou ultraviolettes. Cette solution permet de rendre le capteur indépendant des conditions d'éclairage ambiant et d'obtenir une mesure parfaitement reproductible, ce qui en augmente la précision et la fiabilité. La mesure tridimensionnelle est obtenue en installant deux capteurs d'image dans le même dispositif d'acquisition afin d'obtenir une vision stéréoscopique du détail sous surveillance. Des algorithmes (typiquement implémentés par voie logicielle) permettent par post élaboration l'analyse du sujet sur les trois dimensions. Le capteur optoélectronique passif est donc la solution idéale et innovante pour obtenir les résultats suivants : 1. mesure tridimensionnelle 2. précisions élevée 3. représentation visuelle (image) de l'évolution du sujet sous surveillance. Le capteur/transducteur optoélectronique actif est un dispositif de mesure à technologie laser qui peut être, selon les cas, ponctuel, multi lignes ou scanner 3D (tridimensionnel). Les capteurs lasers ponctuels existent sur le marché mondial en plusieurs familles et catégories, selon l'application et la précision demandées, et réalisent la fonction de relever la distance entre le dispositif et un point physique défini, en mesurant les modifications intervenues sur certaines caractéristiques électromagnétiques d'un signal laser émis par un émetteur et reçu par réflexion par un récepteur. Dans le cas de cette invention, ces dispositifs sont typiquement utilisés dans les cas suivants : 1. en alternative au capteur passif, dans des conditions de surveillance relativement simples : par exemple, les cas où le monitorage continu d'une distance entre deux points précis (comme l'inclinaison relative entre deux surfaces) est demandé 2. conjointement à un capteur passif, dans des conditions de surveillance plus complexes : pas exemple, le monitorage sur trois dimensions d'une fissure, ou des mouvements relatifs entre deux éléments structurels sans utilisation de l'acquisition stéréoscopique. Selon l'invention, le capteur laser ponctuel peut être remplacé, à l'intérieur du dispositif d'acquisition, par un laser mufti lignes ou par un scanner laser 3D. Le laser multi lignes permet la mesure de plusieurs distances avec un seul capteur (typiquement pour l'analyse 3D). Le scanner laser 3D permet d'effectuer une modélisation complète d'un objet ou d'un volume sur les trois dimensions (représentation synthétique 3D d'un volume ou d'une surface) avec précision et niveau de détail élevés. Dans certaines conditions, l'utilisation d'un scanner laser 3D peut remplacer aussi le capteur d'image.

Bien qu'il s'agisse de dispositifs performants et appropriés au contexte de l'invention, au moment de la rédaction de ce document les lasers multi lignes et les scanners lasers 3D disponibles sur le marché présentent des coûts très élevés, surtout si confrontés à la solution technique d'un ou plusieurs capteurs d'images, intégrés ou non à un ou plusieurs capteurs lasers ponctuels. Le choix du type de capteur actif à utiliser sera donc effectué sur la base de plusieurs paramètres liés au projet spécifique de mise sous surveillance de l'ouvrage : contexte technique, précisions requises, contexte d'installation, types de modélisation et de visualisation demandés (image réelle ou représentation synthétique 3D), budget disponible. Finalement, le dispositif d'acquisition peut être spécialisé selon les besoins spécifiques du détail à surveiller à l'intérieur de l'ouvrage sous surveillance. Selon les cas, il peut être équipé d'un certain nombre de capteurs d'image seuls (typiquement de un à trois), d'un certain nombre de capteurs lasers seuls (typiquement de un à trois), ou de l'intégration d'un nombre suffisant des deux types de capteurs. La procédure de fonctionnement du dispositif d'acquisition est la suivante : le dispositif déclenche une acquisition des données de tous les capteurs dont il est équipé en fonction de la programmation temporelle prédéfinie selon la stratégie du projet de surveillance. Par exemple, dans le cas d'un monitorage d'une évolution lente et relativement sans danger immédiat, l'échantillonnage s'effectue sur une cadence temporelle lente. Par contre, dans le cas d'un monitorage d'une évolution rapide et/ou avec un potentiel de mise danger de la sécurité des biens et des personnes, l'échantillonnage s'effectue sur une cadence temporelle élevée.

Le dispositif d'acquisition peut être équipé d'un module d'analyse météorologique afin de permettre, en phase de post élaboration, la recherche des liens possibles entre les phénomènes météorologiques et les courbes d'évolution de l'ouvrage. La présence d'un module de positionnement géographique (satellitaire, radio ou autre technologie) peut être aussi envisagée, afin de faciliter le repérage automatique des dispositifs d'acquisition Les informations acquises à chaque échantillonnage par le dispositif d'acquisition - images mono et multi-scopiques, mesures ponctuelles, représentations synthétiques 3D, données météorologiques, positionnement géographique - sont exprimées dans la forme DC1,DC2, ..., DCn (DCx= données du capteur x ). Elles sont pré élaborées et mémorisées à l'intérieur d'une mémoire non volatile afin d'être élaborées sur place, sauvegardées et rendues localement disponibles à travers l'utilisation de connecteurs et d'interfaces électroniques standards. Cette fonctionnalité est implémentée pour permettre le téléchargement des données (exemple : par dispositifs USB) directement sur le dispositif d'acquisition, dans tous les cas où la liaison avec un dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration n'est pas prévue ou disponible (cas spécifique Ti en figure 1). Simultanément, ces mêmes informations sont transmises à distance, par voie filaire ou radio, à travers l'utilisation des technologies réseaux disponibles et des protocoles de télécommunication courants. Par exemple, au moment de la rédaction de ce document, sont utilisées les technologies de communication radio de type GSM, GPRS, 3G, UMTS, WIMAX, satellitaire (INMARSAT) et filaire de type ADSL et RNIS (ISDN).

Les informations pré élaborées sont exprimées dans la forme Ixl,...,Ixn (I=image), Myl,...,Myn (M=mesure), Rzl,...,Rzn (R=Représentation). Elles sont représentées en figure 1 comme flux entre les dispositifs d'acquisition Axt ( t varie entre 1 et n ) et les dispositifs de contrôle et d'élaboration Ez : - pour l'ouvrage 01 : images I1l[O...k]...Iln[O...k], mesures M11[0...k]...Mln[0...k], représentations synthétiques laser R11[0...k]...R1n[0...k] - pour l'ouvrage 02 : images I21[O...k]...I2n[O...k], mesures M21[0...k]...M2n[0...k], représentations synthétiques laser R21[0...k]...R2n[O...k] - pour l'ouvrage 03 : images I31[O...k]...I3n[O...k], mesures M31[0...k]...M3n[0...k], représentations synthétiques laser R31[O...k]...R3n[0...k] A noter, dans l'exemple de figure 1, la valeur constante k du nombre de capteurs embarqués dans chaque dispositif d'acquisition présent sur les trois ouvrages surveillés, simplification apportée afin d'éviter de compliquer excessivement la figure. Bien évidemment, dans les cas réels cette valeur k ne sera pas obligatoirement constante mais pourra varier selon les spécifications techniques propres de l'ouvrage et des sujets (détails) à surveiller. Encore pour des raisons de simplicité, les informations provenant des modules d'analyse météo et de positionnement géographique ne sont pas indiquées dans la figure 1.

Le dispositif d'acquisition peut être alimenté par voie externe aussi bien que par un module d'alimentation autonome (batterie, pile ou autre générateur local d'énergie). Afin de permettre le fonctionnement par alimentation autonome, le dispositif d'acquisition est équipé d'un module de temporisation programmable, capable d'activer et de désactiver les fonctions d'acquisition, d'élaboration, de sauvegarde et de transmission de façon périodique afin d'économiser l'énergie disponible et d'en augmenter donc l'autonomie. La présence d'un générateur autonome d'énergie (chargeur), par exemple photovoltaïque ou éolien, en option peut contribuer à prolonger l'autonomie du dispositif.

La solution d'alimentation électrique autonome est très importante car les ouvrages ne disposent pas toujours de sources d'alimentation disponibles (exemple : ponts) ; il arrive aussi que les sources disponibles soient éloignées de plusieurs dizaines voire de centaines de mètres des endroiits prévus pour l'installation des dispositifs d'acquisition. Autre solution technique très avantageuse, de ce point de vue, est la liaison radio pour l'échange des informations avec le reste du système, car elle contribue à éviter toute forme de câblage sur l'ouvrage. En effet, il faut ne pas oublier que les ouvrages à surveiller peuvent présenter des situations très hétérogènes, aussi bien du point de vue logistique que fonctionnel et que, par conséquent, la réalisation d'un réseau de câblages électriques ou de communications sur l'ouvrage peut facilement entrer en conflit avec des contraintes techniques, de sécurité ou tout simplement esthétiques (exemple : monuments historiques). De plus, un câblage présente des coûts supplémentaires que cette solution permet d'éliminer. Chaque dispositif d'acquisition est doté d'un code d'identification unique pour qu'il soit facilement repéré et correctement géré par le reste du système. En synthèse, le dispositif d'acquisition A est équipé de plusieurs modules de base et optionnels. Un schéma logique du dispositif est représenté en figure 3, comprenant les différentes unités (modules) et connexions internes : l'exemple comprend deux capteurs d'images et un capteur laser.

Unités de base : 1. un boîtier contenant les éléments qui suivent 2. un module d'alimentation mixte (secteur (AS) / autonome (AA) ) -9

3. des connecteurs pour les interfaces locales (pour la programmation (IP), la maintenance (IM) et le téléchargement des données en cas d'indisponibilité de la transmission à distance (ITC) ) 4. un ou plusieurs capteurs d'image (CI) associés à un ou plusieurs module diffuseur d'éclairage (DE) 5. un ou plusieurs capteurs lasers (CL) 6. un module de pré élaboration des informations (PE) 7. une mémoire non volatile (MEM) 8. un module de transmission à distance, filaire (TF) ou radio (TR) 9. un afficheur (AFF) 10. un module de temporisation à programmation numérique, doté d'une horloge de précision suffisante (TPN). Modules optionnels : 11. un module d'analyse météorologique (AM) 12. un module de positionnement géographique (PG) 13. un générateur autonome d'énergie (GA). La modularité des éléments énoncés permet de configurer facilement et rapidement le dispositif d'acquisition au moment de la demande de mise sous surveillance, au moment de l'installation sur le site ou même en cours d'oeuvre, selon les besoins du prescripteur et les caractéristiques de l'ouvrage à surveiller. Le dispositif d'acquisition est réalisé de façon à pouvoir opérer quelques soient les conditions météorologiques et environnementales (intérieur, extérieur, jour, nuit, brouillard, pluie, etc.). L'installation s'effectue différemment selon la nature du sujet à surveiller. Dans le cas par exemple d'une microfissure sur une surface, le dispositif d'acquisition sera normalement installé (sauf cas spécifiques) à contact direct avec la surface : les capteurs d'image devront être alignés sur la fissure avec des angles adaptés pour la vision multi-scopique, stéréoscopique ou orthogonale, selon les besoins. Dans d'autres cas, par exemple dans certaines mesures de planéité, d'inclinaison, de déformation ou d'évolution de sujets ayant des dimensions importantes, l'installation du dispositifs d'acquisition s'effectuera de préférence à une certaine distance, calculée stratégiquement afin d'obtenir les résultats prescrits dans les meilleures conditions techniques et opérationnelles possibles. -

Dans les cas d'installation à distance du détail à surveiller (normalement cette distance n'excède pas quelques dizaines de mètres) l'utilisation de repères optiques peut être envisagée, afin de faciliter la mise en service, la mesure et la visualisation.

Le dispositif d'acquisition (A) dialogue automatiquement et en temps réel avec le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration, indiqué comme dispositifs El et E2 dans l'exemple en figure 1. Le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E) peut être placé à n'importe quelle distance des dispositifs d'acquisition, pourvu que chaque dispositif d'acquisition soit joignable par un des moyens de transmission prévus, radios ou filaires. Le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration est capable de dialoguer en temps réel avec un grand nombre de dispositifs d'acquisition (quelques dizaines à plusieurs centaines), installés sur un ou plusieurs sites sous surveillance. Il est aussi prédisposé pour être mis en réseau avec d'autres dispositifs du même type. Grâce à ces fonctionnalités, le dispositif de contrôle et d'élaboration El peut par exemple décider, de façon autonome ou pilotée, de prendre le contrôle de tous ou d'une partie des dispositifs d'acquisition A3x de l'ouvrage 03 pour remédier à un disfonctionnement du dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration E2. Cet exemple est illustré dans la figure 1 par la liaison pointillée L1. Les communications entre le dispositif c:entralisé de contrôle et d'élaboration et les dispositifs d'acquisition et entre plusieurs dispositifs de contrôle et d'élaboration sont normalement bidirectionnelles, selon le schéma suivant : 1. du dispositif d'acquisition vers Ile dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration : données d'acquisition (images, mesures ponctuelles, représentations synthétiques 3D, données météorologiques, positionnement géographique), télémétries (conditions de fonctionnement), états de fonctionnement 2. du dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration vers le dispositif d'acquisition : configurations (par exemple, modification de la programmation de la cadence d'acquisition), commande d'autotest (par exemple dans les cas de disfonctionnement total ou partiel d'un ou plusieurs modules), demande d'envoi d'informations 30 -11-

3. entre deux ou plusieurs dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration : bases de données de type ARV (Alarmes, Résultats, Visualisations), états de fonctionnement, cessions et prises de contrôle des sites surveillés (ouvrages), événements et informations divers.

Le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration est donc un dispositif dit intelligent, c'est-à-dire qu'il est capable de : 1. prendre de décisions différentes, de façon autonome et à égalité de conditions instantanées, si le contexte opérationnel ou historique a changé, ou s'il considère que certains seuils ont été dépassés ou que certains paramètres pourraient entrer en conflit avec les conditions standard de sécurité et de fonctionnement. Par exemple, dans le cas de monitorage lent où la fonction de déclenchement des alarmes de sécurité n'a pas été demandée par le prescripteur, le dispositif peut prendre la décision de déclencher une alarme si un événement imprévu intervient (exemples : changement brusque de la courbe d'évolution sur un ou plusieurs dispositifs d'acquisition, mesures apparemment non conformes ou inattendues entre plusieurs capteurs du même dispositif d'acquisition ou entre plusieurs dispositifs d'acquisition) 2. s'adapter aux variations des conditions opérationnelles et apprendre, à partir des élaborations que lui-même effectue. A titre d'exemple : il peut prendre en compte les modifications survenues dans la morphologie d'un fissure, durant son évolution dans le temps, afin de garantir que la précision reste constante ; ou encore, il peut décider de commander à un ou plusieurs dispositifs d'acquisition de modifier leur paramètres d'acquisition (par exemple luminosité, niveau d'agrandissement, mise au point des détails, etc.), sur la base des optimisations internes des algorithmes récursifs, afin de garantir au moins la précision demandée, mais aussi dans le but d'atteindre toujours la précision maximale. Le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration est constitué de tous ou d'une partie des d'éléments listés ci-dessous ; le texte entre parenthèse indique un exemple concret de réalisation, lié à la technologie disponible au moment de la rédaction de ce document : 1. un boîtier sécurisé contenant les éléments qui suivent -12-

2. une unité d'alimentation, dotée d'un module d'alimentation autonome de secours (onduleur) 3. un élaborateur central (processeur) 4. une ou plusieurs mémoires de masse, non volatiles (disque dur) 5. une série d'émetteurs/récepteurs radios et filaires, compatibles avec ceux qui équipent les dispositifs d'acquisition (GSM, GPRS, 3G, UMTS, WIMAX et satellitaire (par exemple INMARSAT), ADSL et ISDN). 6. des unités d'interface opérateur (clavier, souris, écrans tactiles, synthèse vocale) 7. des unités de visualisation (écrans) 8. des supports de stockage et de sauvegarde (drivers optiques, cartes mémoire) 9. une unité de post élaboration et décisionnelle (unité multiprocesseur et/ou d'intelligence artificielle) 10. une unité de traitement des alarmes et de transmission/réception des informations, équipée d'interfaces radios et filaires pour la communication avec d'autres dispositifs du même type (E) et avec des entités externes EXT, préposées à échanger des informations avec le système (les technologies de communications sont un sous-ensemble de celles listées au point 5 adapté aux conditions opérationnelles). Le processus de surveillance active s'effectue selon une séquence de fonctions, dont une partie est accomplie par les dispositifs d'acquisition (A) et les autres, sauf cas spécifiques qui seront indiqués par la suite, sont accomplies par les dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration (E)..

Les fonctions qui suivent sont accomplies, sauf cas spécifiques, par le dispositif d'acquisition (A) : - L'acquisition des images visibles, infrarouges et ultraviolettes, des mesures ponctuelles et multi lignes lasers, des représentations synthétiques 3D lasers, des données météorologiques et de positionnement. - Le filtrage et la normalisation des données d'images, des mesures et des représentations synthétiques 3D - La transmission des données acquises au dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E) - 13 -

Les fonctions qui suivent sont accomplies, sauf cas spécifiques, par le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E). - L'élaboration numérique des images et des représentations synthétiques 3D par algorithmes mathématiques afin de comparer les dernières données acquises en temps réel avec les données historiques et d'obtenir ainsi les paramètres d'évolution (différences) : il s'agit des algorithmes suivants, typiquement implémentés par voie logicielle : correction et filtrage, binarisation, segmentation, transformation analytique (exemples : transformation de Fourier, sinus et cosinus), corrélation, fonctions centroides et de blobbing, reconnaissance des contours et des formes, reconnaissance des variations vectorielles dans le temps. D'autres algorithmes spécifiques peuvent être aussi implémentés pour réaliser des fonctions supplémentaires, selon la nature du sujet sous surveillance et les besoins spécifiques du prescripteur. - La corrélation des dernières mesures ponctuelles lasers avec l'historique, afin d'obtenir la série des évolutions. A noter que le résultat intégral des deux dernières fonctions précédentes est une matrice de valeurs mathématiques (vectorielles) représentant l'ensemble des variations dans l'espace tridimensionnel et dans le temps des paramètres caractérisant les sujets sous surveillance, plus l'ensemble des données visuelles acquises et normalisées (images, mesures, représentations synthétiques 3D lasers). Cet ensemble de données, appelé matrice d'évolution (ME), est sauvegardé sous forme de base de données dans la mémoire de masse du même dispositif (E). - L'analyse, le calcul et l'optimisation des paramètres de réglage des dispositifs d'acquisition et éventuellement l'envoi à ces derniers des ordres de mise à jour. - La post élaboration de la matrice d'évolution ME afin de déterminer la nature et le degré de l'évolution de tous les sujets sous surveillance aussi bien que de l'ensemble de l'ouvrage. - L'analyse de la nature et du degré des évolutions, afin de déterminer si les conditions subsistent pour l'activation d'une procédure automatique de signalisation et d'enregistrement d'un événement d'anomalie et donc pour le déclenchement d'une alarme automatique ou d'une demande d'intervention vers l'opérateur. - La visualisation des résultats dans les formes analytique, graphique et visuelle, de façon statique et dynamique. La figure 2 représente un exemple de visualisation -14-

intégrée des résultats. La fonction de visualisation est disponible aussi à distance, soit à travers le réseau des dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration (E), soit en rendant disponibles toutes les informations en modalité serveur (par exemple sur le réseau Internet). - La fonction de télésurveillance, dans laquelle le dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E) est relié à un poste de contrôle 24h sur 24 et dialogue avec celui-ci à travers des protocoles d'alarme selon les standards internationaux. Toutes les informations acquises et élaborées par le système sont stockées et rendues disponibles sous forme d'une base de données numérique dont la structure a été définie spécifiquement pour cette invention. Cette base de données est appelée ARV (alarmes, résultats, visualisations) et est représentée dans l'exemple en figure 1 en étant rendue disponible aux interfaces externes, vers des entités EXT, des dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration El, E2. A noter dans la figure 1 que l'interface vers EXT du dispositif El rend disponible de façon directe les seuls ARV des ouvrages 01 et 02 et que la disponibilité de l'ARV de l'ouvrage 03 (données libellées entre parenthèses {} dans le tableau de gauche) est conditionnée à un protocole d'autorisation interactif entre l'entité EXT cliente, El et E2. De la même manière, l'interface vers EXT du dispositif E2 rend disponible de façon directe la seule ARV de l'ouvrage 03 tandis que la disponibilité des ARV des ouvrages 01 et 02 (données libellées entre parenthèses {} dans le tableau de droite) est conditionnée à un protocole d'autorisation interactif entre l'entité EXT cliente, E2 et El. En plus de la version traitée jusqu'ici, le dispositif d'acquisition (A) peut être configuré dans deux versions optionnelles : - Une version intégrant aussi un module d'élaboration et d'analyse en temps réel, capable de réaliser directement l'ensemble des algorithmes qui déterminent la matrice d'évolution ME à partir des données acquises par les capteurs, et d'envoyer donc au dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E) directement la ME (solution représentée en figure 1 par la liaison pointillée ME1). Cette solution peut être envisagée afin de réduire le débit de l'ensemble des informations sortantes du dispositif d'acquisition et donc pour des raisons budgétaires ou d'indisponibilité sur le site sous surveillance de réseaux de débit suffisant -15-

- Une version intégrant aussi le module précédent, plus, en cascade, un module d'élaboration capable de réaliser directement tous ou une partie des algorithmes qui déterminent la base de données ARV à partir de la matrice d'évolution ME et d'envoyer donc aux entités externes EXT directement les données ARV produites (par exemple : des messages SMS indiquant une situation d'alarme) ; cette solution est représentée en figure 1 par la liaison pointillée ARV1. L'utilisation de cette solution est adaptée à des projets de surveillance réduits ne justifiant pas l'utilisation et/ou la mise en oeuvre d'un dispositif centralisé de contrôle et d'élaboration (E).

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1) Le système (S) réalisant les fonctions automatiques et en temps réel de monitorage et de surveillance active et de télésurveillance des évolutions, déplacements et mouvements d'ouvrages (0), caractérisé en ce qu'il comporte : (A) Des dispositifs d'acquisition (A) dotés de capteurs à technologie unique ou multiple pour l'acquisition des données et réalisant les fonctions de pré élaboration, de sauvegarde locale et de transmission à distance des données acquises dans les formes suivantes : i. images bidimensionnelles ii. images tridimensionnelles iii. mesures de distance monodimensionnelles, bidimensionnelles, tridimensionnelles iv. représentations synthétiques de surfaces (bidimensionnelles) et de volumes ou objets (tridimensionnelles). (E) Des dispositifs centralisés de contrôle et d'élaboration (E), réalisant les fonctions suivantes : v. réception des données transmises par les dispositifs d'acquisition (A) vi. analyse des données vii. sauvegarde des données dans la forme de matrice d'évolution (ME) de l'ouvrage (0) viii. post-élaboration de la matrice d'évolution afin de produire et sauvegarder les résultats finaux, représentés par une base de données des alarmes, des résultats et des représentations visuelles (ARV) ix. visualisation de résultats (ARV) x. télésurveillance
2. 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (A) est équipé de capteurs d'images visibles, infrarouges et ultraviolettes et/ou de capteurs lasers ponctuels, multi lignes et scanners, opérants séparément ou conjointement.-17-
3. 3) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) est installé conjointement à des repères optiques ou mécaniques, afin de faciliter la mesure et la visualisation ou d'en améliorer la précision.
4. 4) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) est réalisé dans un boîtier étanche et mécaniquement sécurisé afin d'en permettre l'installation à l'extérieur et en lieux ouverts au public.
5. 5) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) intègre l'ensemble des algorithmes d'élaboration qui déterminent la matrice d'évolution (ME) à partir des données acquises par les capteurs, et envoie la matrice d'évolution (ME) au dispositif (E).
6. 6) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) intègre l'ensemble des algorithmes d'élaboration qui déterminent la base de donnée (ARV) à partir de la matrice d'évolution (ME) et envoie les données (ARV) produites aux entités externes (E)CT).
7. 7) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations acquises, élaborées et sauvegardées dans le dispositif (A) sont téléchargées directement à travers les interfaces locales présent sur le dispositif.
8. 8) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) comprend une alimentation autonome lui permettant de s'affranchir des sources d'alimentation externes.
9. 9) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) comprend des fonctions de transmission radio lui permettant de s'affranchir des réseaux de communication filaires.
10. 10) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) comprend une fonction de temporisation à programmation numérique, capable d'activer et de désactiver les capteurs de façon programmée.- 18 -
11. 11) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) comprend des fonctions d'acquisition et d'analyse de données météorologiques afin d'effectuer des élaborations permettant de mettre en relation ces dernières avec les données d'évolution.
12. 12) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) comprend une fonction de positionnement géographique.
13. 13) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (A) est installé directement au contact du sujet sous surveillance.
14. 14) Système selon l'une quelconque des revendications de 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif (A) est installé à distance du sujet sous surveillance.
15. 15) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (E) dialogue avec plusieurs dispositifs (A).
16. 16) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (E) dialogue avec un ou plusieurs dispositifs du même type (E) à travers un système de mise en réseau.
17. 17) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (E) réalise en temps réel des algorithmes de confrontation des données acquises par les dispositifs (A) à l'instant Tn avec les données homologues acquises par les mêmes dispositifs (A) aux instants précédents Tn-1, Tn-2, ... etc., afin d'établir les matrices d'évolution (ME) et les base de données (ARV) de tous les sujets sous surveillance.
18. 18) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (E) est équipé d'une unité de post élaboration capable d'intégrer les informations provenant de tous les dispositifs (A) installés sur le même ouvrage, afin de calculer et visualiser une représentation dynamique et en trois dimensions de l'évolution globale sur les trois dimensions de l'ouvrage surveillé.-19-
19. 19) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (E) est équipé d'une unité de communication avec des unités externes (EXT) pour télésurveillance, télégestion, transfert des données ME et ARV.
20. 20) Procédé de monitorage et surveillance d'ouvrages avec archivage des données, caractérisé en ce qu'il comprend : a) l'acquisition des informations (DC1,DC2, ..., DCn) b) la production d'informations pré élaborées (Ixl,...,Ixn; Myl,...,Myn; Rzl,...,Rzn; ... ) c) la transmission des informations pré élaborées (Ixl,...,Ixn; Myl,...,Myn; Rzl,...,Rzn; .. ) d) la production des données matrice d'évolution (ME) e) la post élaboration pour la génération d'alarmes f) la production d'une base de données (ARV) g) la visualisation des résultats (ME + ARV) h) la transmission des résultats (ME + ARV) i) l'archivage des données acquises et élaborées (Ixl,...,Ixn; Myl,...,Myn; Rzl,...,Rzn; ... ), (ME), (ARV) j) la télésurveillance k) la mise à disposition des résultats en modalité serveur I) le réglage automatique des dispositifs (A) et (E) m) l'autotest automatique des dispositifs (A) et (E)
21. 21) Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que le procédé est répété de façon continue et automatique dans le temps.
22. 22) Procédé selon les revendications 20 et 21 caractérisé en ce qu'il permet une estimation du comportement futur du sujet surveillé (désordre, élément, etc.).
23. 23) Procédé selon les revendications 20, 21 et 22 caractérisé en ce qu'il permet de ré-effectuer l'élaboration, le traitement et la visualisation des informations archivées après la fin de la période de surveillance.