L’instrumentation connectée

Il suffit de citer le tragique accident du pont de Gênes pour comprendre à quel point la collecte et l’analyse des données est importante. Le laboratoire d’ingénierie des matériaux Lerm, filiale de Setec, a mis au point des solutions innovantes de capteurs connectés. Ces boîtiers, baptisés Captae, permettent de surveiller en premier lieu les fissures pour tous types d’ouvrages. Ces minicentrales d’acquisition de paramètres physiques sont dotées de plusieurs capteurs. Ainsi, un système complexe d’analyses d’images via une caméra rapprochée permet de suivre l’évolution de la fissuration en 3D ; un inclinomètre mesure les variations d’inclinaison dans les deux directions, des accéléromètres détectent les vibrations engendrées par l’évolution de la fissure, et un couple thermo-hygromètre complète le dispositif.

Installation des boîtiers Captae (Bourse de Paris).

« Fini les câbles pour transmettre les données ou pour l’alimentation en énergie », explique Bernard Quénée, directeur général délégué du Lerm Setec. Ce boîtier, vissé sur la paroi, est autonome en énergie. Mais c’est aussi une véritable centrale de transmission de données, par voie GSM ou réseaux bas débit. Les données sont mesurées deux à trois fois par jour puis transmises vers une plate-forme commune, analysées par le département Surveillance et monitoring du Lerm, puis transmises au client. En cas de dépassement d’un seuil (fissuration, inclinaison, etc.), le boîtier peut être reparamétré à distance afin de multiplier les prises de mesure et déclencher une alerte. D’autres capteurs externes peuvent être ajoutés en fonction des besoins : extensomètres, jauges de contraintes, capteurs de niveau de la nappe phréatique, acquisitions météo, impact du vent sur une structure, mesure de vibration plus fine ou mesures sonores…

« Selon les enjeux, on peut installer au moins dix boîtiers sur un bâtiment ou un ouvrage », poursuit Bernard Quénée. Ce boîtier, tout en permettant une analyse plus fine, prolonge le diagnostic, permet de vérifier le comportement des structures, d’identifier les éventuelles dérives, de détecter les potentielles anomalies, de suivre leur vieillissement et peut servir à la maintenance prédictive et préventive. Une centaine de boîtiers ont déjà été installés, comme sur les parois moulées d’une centrale nucléaire dans le Sud-Ouest, des églises, des cathédrales, la villa Savoye pour le CMN, un viaduc RATP, mais aussi en phase chantier comme à l’ancienne Bourse de commerce de Paris.

Les capteurs Diamond surveillent les phénomènes de corrosion métallique.

De la mesure de la fissuration à la corrosion

Après la fissuration, la corrosion. Le même principe a été décliné pour la surveiller. Il s’agit du projet Diamond (Diagnostic corrosion et monitoring pour la durabilité des ouvrages), mené en partenariat avec EDF R & D et Ceidre, le laboratoire du LMDC et d’A-Corros, spécialisé dans la corrosion métallique. « L’analyse de la corrosion par le potentiel d’électrode seul n’est pas toujours fiable lors des prises de mesures. Beaucoup de paramètres, dont l’humidité ambiante par exemple, peuvent fausser les mesures, indique Bernard Quénée. Ainsi, ce projet a permis de développer une sonde afin d’analyser et transmettre instantanément la vitesse de corrosion des armatures. Il prend ainsi en compte la résistance de polarisation et la résistivité du béton. » Débuté il y a plus de deux ans, ce projet arrive aujourd’hui à son terme. EDF le teste actuellement dans le cadre de la surveillance d’un aéroréfrigérant de son parc nucléaire.

Ces boîtiers sont amenés à évoluer en fonction des avancées technologiques et des IOT. D’autres fonctionnalités pourraient être d’ores et déjà intégrées en fonction des besoins, comme la collecte de capteurs RFID, de données topographiques par laser 3D, leur mise en réseau connecté, la surveillance par des capteurs déportés ou encore la transmission de données acquises depuis des drones…

Cartographie de la vitesse de corrosion d’un tuyau.