WO2010015742A1 - Method and device for preventing and predicting the evolution of fires - Google Patents
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- WO2010015742A1 WO2010015742A1 PCT/FR2009/000962 FR2009000962W WO2010015742A1 WO 2010015742 A1 WO2010015742 A1 WO 2010015742A1 FR 2009000962 W FR2009000962 W FR 2009000962W WO 2010015742 A1 WO2010015742 A1 WO 2010015742A1
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
- A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
- A62C3/0271—Detection of area conflagration fires
Definitions
- the invention relates to methods and devices for the prevention and early detection of fires, and for modeling their evolution to better ensure the management of forest fires or sensitive public or private places.
- the term "forest” shall be broadly and simplistically referred to as any external environment containing vegetation that may be burned, it being understood that the designation “trees” of the said forest designates and includes simplifying for the purposes of this application, plants of any size and of any kind.
- the context is that of a general increase in the risk of forest fires, under the effect of several factors, such as climatic factors such as global warming, and sociological factors that lead to the development of land needs as a result of increased demand for housing and infrastructure. Indeed the development of needs leads to a fragmentation of wooded areas and the entry of more human activities, and therefore fire risks, into forest areas.
- the general condition of the forest area ie the stand conditions: layout of the strata, state of maintenance, density, species present, recent passage of fire;
- fire is a physico-chemical phenomenon of thermal degradation, and the combustion of the plant is accompanied by a strong emission of heat energy and can be broken down into several phases: - the evaporation of the water contained in the fuel;
- the sensor network does not allow as such, when a fire is established, to predict and model the evolution of the flame front. Indeed, this system allows to know factually and precisely the location of the fire starts, and almost in real time, how the fire moves, since it is enough to follow the progressive disappearance of additional sensors to get a good idea of the displacement from the front of fire. But this system does not allow, as it stands, to accurately predict where the front of the fire will be in one hour, in two hours, which would of course be of the greatest interest so that firefighters can deploy their means of struggle against most appropriate places.
- the fire brigade command decides to send the fighting forces to a place too close to the front of the fire, and men are likely to be caught in reverse when there is a slight breeze. Either the forces of struggle are sent too far from the front of fire, and it is several additional hectares of forest that go up in smoke.
- the mesh of sensors, control terminals (also called relays), and the concentrators recovering by a GSM or GPRS signal the information of the sensors are an important investment for the public or private owners of the spaces to be secured, so that it would be useful to be able to parameterize the implementation of this infrastructure according to the real risks incurred.
- the system In order to better position the fire sensors, the system should be able to determine an optimal distribution according to the nature of the specific fire risks for each zone to be protected, according to the topography of the area in particular, and other additional useful parameters.
- An object of the invention is therefore to provide a method and a device for preventing forest fires without the disadvantages of known methods, and further improved over the aforementioned patent application of the same applicant.
- Another object of the invention is to propose a method and a fire detection device which, in addition to being able to detect and locate a fire departure very quickly and to follow the fire front in real time, makes it possible to predict the most likely evolution of the fire front path in the minutes and hours after the start of fire, even in case of changing weather conditions.
- Another object of the invention is to propose, upstream of the installation of the fire detection detection infrastructure, a method for optimizing the implantation of the sensors in the most appropriate locations of the forest area. monitor this as well to increase the efficiency of the system as to reduce its cost per hectare of protected forest.
- Another object of the invention is to propose a method and a fire prevention system which is much better adapted to non-uniform forest areas interspersed with areas of human activities such as scattered settlements or forests crossed by road or other networks.
- the invention is based on the assumption that the New Information and Communication Technologies (Noc) can help to move from a generalized global surveillance to a precise control, adapted to each place and which makes it possible to manage the surroundings difficult to control urban areas, road infrastructure, railways or energy transport, the limits of the areas of activity or recreation located in risky or exposed sites.
- Noc New Information and Communication Technologies
- the invention therefore seeks to take advantage of the fact that, on the one hand, thanks to the micro-electronics and to a network of fire sensors adapted and well arranged on a forest area, and thanks to the means of modern wireless telecommunications, it must be possible to know in the vicinity of each sensor, and with a sufficiently high frequency, the state of a plurality of physical parameters which are known to influence the way in which a front of fire progresses according to the time.
- the invention seeks to take advantage of modeling and calculation means already used in other disciplines, such as in medicine, to predict how a characteristic, such as a pathogenic factor or an epidemic, will move. as a function of time, under the effect of various environment parameters.
- the idea of the invention therefore consisted in adapting the calculation and modeling tools already known in very different situations to the problem of forest fires in order to be able to predict the evolution of a flame front. and this very early in relation to the flow of physical time.
- the subject of the invention is a fire prevention system, in particular a forest fire system, comprising on the one hand a network of a plurality of geolocalised sensors constituting a mesh of the forest zone at monitor, each sensor being able to locally detect a fire departure and being associated with a radiofrequency transmitter connected by radio to a control terminal, so that the detection of a fire departure near a sensor is transmitted automatically to its control terminal, which is able to generate an alert signal.
- This system is characterized in that it comprises a computer equipped with a simulation software able to predict in advance with respect to the physical time, according to a plurality of parameters, the displacement of a fire front from detection of a fire start.
- said parameters include one or more of the following parameters: parameters related to the terrain (undulating, vegetation), the degree of hygrometry and the air temperature, and the characteristics of the wind, so as to simulate a few seconds or minutes, the configuration that the front of fire will have after several hours of fire.
- the forecasting software is set to deliver a forecast in advance by a factor of 100 to 1000 with respect to the flow of physical time.
- said parameters also include at least one of the following parameters: the nature of the vegetation, the history of the fires in the zone, the proximity of risk factors.
- the mesh of sensors and control terminals is optimized according to the characteristics of the area to be protected.
- it is preferably implanted with a variable density depending on the location of the sensors, said density being calculated according to a local fire risk and parameters representative of the nature and configuration of the area to be monitored.
- each sensor is sensitive to a gaseous component representative of a start of fire, so that when the concentration of said gaseous component exceeds a predetermined threshold in the vicinity of a sensor, this sensor sends a signal of alert at the control terminal.
- a fire departure is signaled by the absence of response of a sensor to a query from its control terminal.
- control terminals prefferably have programmed thresholds for at least one of said parameters, so as to be able to create an alert when one of these thresholds is exceeded by at least one of the sensors controlled by a control terminal.
- Some of said programmed thresholds are programmed directly into the sensors.
- the system comprises signal concentrators associated with a plurality of control terminals, said signal concentrators being able to shape the information collected from the control terminals. and transmit them via an antenna and a wireless telecommunications network, to a remote server of an Internet type network, also called "web" server.
- a remote server of an Internet type network also called "web" server.
- the transmission between the signal concentrators and the web server it is done using a GSM or GPRS channel.
- the invention also relates to a method for detecting and predicting fire in a wooded area, characterized in that it comprises the following steps: according to a prior analysis of the fire risk factors of said area determining a mesh of fire sensors optimized for said zone, each fire sensor being provided with a radiofrequency transmitter capable of transmitting identification and / or location information of each sensor; dispose in the vicinity of each of the nodes of the mesh thus determined, a fire sensor; detecting at each fire sensor the state of absence or presence of fire, and in the event of fire in the vicinity of a fire sensor, causing said sensor to emit a warning signal comprising a identification information and / or a signal locating said sensor towards a control terminal; transmit the alert signal from the control terminal to a hub capable of communicating with a remote web server, using wireless communication, in particular GSM or GPRS type; allow fire detection process clients to view fire detection information through an internet-like network attacking the web server.
- the method further comprises a step of providing the fire detection information from the fire sensors to a prediction software capable of simulating the evolution of a fire front in advance of the actual evolution of the fire front as a function of physical time.
- the method preferably comprises a step of displaying the simulated evolution of a fire front on a terminal connected to said web server.
- the parameters taken into account by the prediction software to simulate the anticipated advance of a fire front are at least one of the following parameters: the starting positions of fire, the degree of undulating terrain, the nature of the vegetation, the history of the fires in the area, the proximity of risk factors, the hygrometry of the air, the temperature of the air, the characteristics of the wind.
- FIG. 1 illustrates a block diagram of a detection system known from the aforementioned prior patent of the applicant, using sensors distributed fairly evenly in an area to be protected;
- FIG. 2 illustrates the meaning of the graphic symbols of the components of the system of FIG. 1
- FIG. 3 illustrates the plan of a site along a highway, with a particular fire risk, and in which the system according to FIG. 4 can be used;
- FIG. 4 illustrates a schematic diagram of the improved device according to the invention, using a set of sensors distributed according to the risks, and an information processing chain making it possible to make available to the users of the system the situation of the risks, and the foreseeable evolution of a fire in the event of a fire in the covered area.
- FIG. 5 is a photograph showing in graphical form a fire front evolution forecast made on a real case, using the simulation system according to the invention.
- FIG. 1 This figure schematically shows a basic cell of a system 1 for early and automatic detection of a forest fire, substantially equivalent to the above-mentioned prior patent application. as regards the acquisition of local fire departure information which is carried out using fire sensors.
- This system comprises on the one hand a plurality of sensors 3 able to detect and transmit the local evolution of a physical or chemical quantity whose sudden variation is able to indicate a fire start.
- the sensors can signal a probable start of fire, by their silence when periodically interrogated by a control terminal, also called relay. Indeed, when a fire starts near a sensor, the sensor ends up burning and in any case can no longer communicate with its control terminal when the surrounding temperature becomes higher than its operating temperature, which is lower at 100 ° C.
- This network of sensors 3 constitutes a mesh of the forest area to be monitored, with a density, that is to say a number of sensors per unit area, relatively regular in the general case where the risk of fire does not occur. is not very differentiated within the same area covered by the mesh of sensors.
- a detection system according to the invention is already quite effective as soon as it comprises between 3 and 5 sensors per hectare of forest, the network being constituted for example by square meshes comprising a sensor at each corner of a square, and a control terminal in the center of a mesh.
- each sensor 3 comprises a unique identification, which is associated with positioning information of the sensor (or of the nearest control terminal), in particular of the GPS type ( acronym for "Global Positioning System”).
- GPS type acronym for "Global Positioning System”
- each sensor does not transmit continuously, but transmits a periodic identification signal, so that the absence of an identification signal for a period greater than one or a few periods of the signal, be interpreted by the control terminal as a potential fire start at the location of the reported missing sensor.
- each control terminal is configured to emit an alarm signal only in the event of simultaneous absence of an identification signal of two or more neighboring fire sensors.
- the probability that two or more neighboring sensors fail simultaneously for any cause being small, this near-simultaneous failure or in a short time interval will make it possible to determine with very little error that the origin of the absence of signal is in fact a start of fire .
- the local detection information of a fire departure by one of the sensors 3 of the system is relayed as quickly as possible to a control terminal 5 of the information from the sensors, in order to be able to generate an alert and set up a device for fighting against fire.
- FIG. 1 is also improved with respect to the version described in the previous patent application, at the level of the retrieval chain of the warning information, insofar as the information does not is more simply delivered to the firefighting forces by a radiofrequency signal, but the control terminals are connected, by means of concentrators 7, one of which is shown schematically, to a remote web server 9, by means of an antenna 11.
- the web server 9 is connected at the input to a telecommunication stage compatible with the wireless telephone networks, in particular of the GSM or GPRS type, which are known in themselves and can be easily implemented with the help of a mobile telecommunications operator.
- the information coming from the sensors 3 is relayed by means of the control terminals or relays 5, the concentrators 7, the antennas 11 and a wireless telecommunications network, up to the web server 9.
- the control terminals or relays 5 the concentrators 7, the antennas 11 and a wireless telecommunications network, up to the web server 9.
- they are made available, via the internet and an appropriate client application, not only to firefighters, but to any interested party, whatever its location, provided that the administration of the web server has given him access rights to the server .
- the system according to the invention can be parameterized so that public parts (town halls, departments, regions, ...) but also private parties (private owners of land or forests) may exercise, via the acquisition chain described above and via the Internet, fire surveillance information issued by the system 1 according to the invention.
- any authorized user will be able to consult the alert information transmitted by the hubs, using an appropriate client program installed on a personal computer or even on a mobile phone or any other communication terminal. mobile having access to the web server. In this way, access to the alert information is no longer restricted to firefighters as in the previous application, and the system can therefore be extended to a wider range of use, including fire surveillance private forests or other private areas.
- the development of application programs of the server and client stations to ensure the consideration and formatting of the information from the sensors does not present a problem for a computer scientist and will not be described in more detail. Positioning of the sensors: As can be seen in FIG.
- the sensors and the relays are uniformly distributed over the surface of the zone to be protected, which makes it impossible to correctly differentiate the treatment of the risk as a function of the possible the variability of fire risk in relation to the proximity of risk zones, or according to the topography and in particular the hilly terrain, or depending on the nature of the vegetation, or other factors that may be recognized. to be later influence on fire starts.
- the density of the number of sensors can now be determined more rationally using a mathematical model implemented by software, which is given a whole series of parameters, and which delivers at the output, for each zone considered, not only a density, but above all an optimal positioning of the sensors 3 according to said input parameters.
- the input parameters are notably taken from parameters related to the terrain (undulating, vegetation), the degree of hygrometry and air temperature, the usual characteristics of the wind, the proximity of specific risk factors, such as this will be explained in more detail in connection with FIG.
- FIG 3 there is shown schematically an area to be equipped with a prevention system according to the invention, in the case where this area presents an increased risk of fire.
- the additional risk factor is linked to the presence of a highway 13, since it is known that fire starts are greatly increased in this type of zone, due to the negligence or voluntary acts of certain users. , who for example do not hesitate to throw a cigarette butt still lit by the window of their car.
- an area 15 to be protected as a priority In the vicinity of Highway 13, there is shown an area 15 to be protected as a priority. It is typically an inhabited area, such as a village or city district.
- the usual direction 17 and the strength of prevailing winds in this area are also shown. Finally, an area 19 200 meters wide, downwind of the highway, has been determined in which the probability of fire is highest given this context.
- the software also has access to a topographic database of the entire area, and a database of vegetation in this area.
- the software based on a so-called "small-world” model, will determine the number and the optimized position of the sensors, in the zone 19 of high probability. starting fire or between that zone and the zone to be protected 15.
- the software will take as a sorting criterion the possible positions of the sensors 3, the fact that the fire front must necessarily pass close to a sensor, regardless of the starting point of fire in the risk zone. .
- the software cuts the increased risk area 19 into square elementary cells 20, each of which, for example, is 50 meters apart.
- a simulated fire contour line 21 is thus obtained, located for example at t-15 minutes, where the instant t is the moment when the fire would arrive. on the area to be protected 15, which would allow the forces of struggle 15 minutes to intercept the front of fire, in this example. It is then sufficient to distribute the sensors 3 along the line 21, and it will be certain that a fire that will start in the increased risk zone 19, will necessarily be detected by the sensors, while reducing the number thereof.
- One aspect of the invention has therefore consisted of transposing and adapting a prediction algorithm, the propogation of a fire and the accelerated prediction of its evolution according to the parameters of the environment (topography, vegetation) and climatic parameters. .
- the modified system according to the invention provides for coupling the output of the concentrators 7 relaying the information coming from the sensors 3, to means for predicting the evolution of the fire, capable of calculating in advance of the phase. evolution of the fire according to a variety of parameters, including naturally the location of a fire departure, but also a plurality of information concerning the protected area, this information being stored in advance in a database and regularly updated.
- the calculation module is in the form of a server 9 which of course comprises a processor (not shown) having access to the memory 23 in which are stored databases containing the values of the parameters above, and software application based on a stochastic model called "small world” documented in the scientific literature.
- the computation module provided with its algorithm constitutes a numerical modeling system able, from a departure or a front of fire, to predict its evolution taking into account, in particular, the topography of the ground, the vegetation, and wind, and to deduce its potential power in a given place.
- the engine of the modeling system is a stochastic model of propagation. This type of model is able to predict a characteristic's revolution according to the parameters of the medium, and the transmissibility parameters of the characteristic.
- This type of model known per se, is used in particular in the field of human health, for predicting the spread of viral epidemics according to the virulence and characteristics of a virus.
- small-world network This is an extension of the social network model called "small-world network" which, through, for example, only four input data, takes into account the basic phenomena that govern the spread of a fire, such as the radiation of flames, the thermal degradation of the plant and its combustion, or the emission of firebrands. It differs from deterministic models that can not describe the erratic revolution of a real fire, but also existing stochastic models that do not take into account long-range effects, beyond the nearest neighbors (trees, bushes, etc.). ) a site on fire.
- the so-called "small world” social network model has been successfully applied to the spread of epidemics or internet viruses. It has been extended by the invention to forest fires. In this model, to connections to the trees that are closest neighbors are added long-distance connections, which are induced by the heat radiation and the effect of the firebrands, which are at the origin of the swings of fire.
- the "small world” network model supports the heterogeneous conditions associated with meteorology, vegetation and topography, making it a predictive tool for the "fractal" propagation of large fronts. of fire.
- This modeling tool is very fast, with a simulation time of 100 to 1000 times shorter than the physical time.
- FIG. 4 shows the architecture of an exemplary embodiment of the system 1 according to the invention.
- the system comprises a web server 9, operating for example under Linux, and having access to the databases 25, 27, 29 stored locally or in a centralized remote memory location.
- the databases contain, in particular, sensor installation tables giving the correspondence between fire sensor serial numbers and their GPS position.
- the databases also contain, for areas under the protection of the system, the tables 27 of the parameters that may affect the propagation of a possible fire in the area, namely topographic tables, vegetation data tables, the winds, the hygrometry rate etc.
- a table 29 of clients or users is stored, with their access rights, so that each authorized user of the system can have access to monitoring and monitoring data concerning the area for which he is responsible.
- an application application software 31 is provided to be able to feed and update the databases.
- the computer stations 33 clients can transmit to the central server 9 information, including map, the area they are responsible for monitoring. This transmission is done in a known manner, in particular via Internet servers 35.
- the prediction software used by the invention has made it possible to model the evolution of the fire. Lanzier in France which, in 2005, ravaged nearly 700 hectares in 6 hours. The simulation by the prediction software lasted only 64 seconds.
- FIG. 5 shows a screen shot of the computer used for the simulation of the Lanzier fire from the starting points of fire and the topographic, climatic and other parameters entered in the software.
- the fire evolved at an intermediate time along a front of fire indicated by a line 37 (line delimiting a perimeter of smaller size), then several hours later, the real front of fire had arrived at a new front of fire indicated by line 39.
- the simulated fire front in 64 seconds, was represented by the prediction software used in the system and the process according to the invention.
- the method and system according to the invention serve the intended purposes. They represent an original concept combining a new forest fire propagation modeling system with a low-cost sensor network.
- the modeling system makes it possible to optimize the in situ location of the sensor network and, in a crisis phase, to predict the evolution of a fire by using the information sent in real time by these sensors using a wireless communication infrastructure.
- the sensors will make it possible to evaluate the local fire risk, to detect early a fire and to follow the spatio-temporal evolution of a fire front in the risk zones equipped with the system according to the invention.
- This system is an adaptable, modular tool, complementary to global systems but can replace them on critical areas, particularly along road or other infrastructures, or for the protection of specific equipment (power plants, recreational areas or activities).
- the system allows the protection of a sensitive area through modeling that will test a fire at each point of the mesh of the area, to determine the most relevant distribution of fire sensors. According to the prevention time predefined by the operator (15, 30,
- the sensors will be installed preferentially on a line matching the contours that have been determined scientifically by the modeling system.
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Abstract
Description
Procédé et dispositif de prévention et de prévision de révolution des incendies Method and device for preventing and predicting fire revolution
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne les procédés et dispositifs de prévention et de détection précoce d'incendies, et de modélisation de leur évolution afin de mieux assurer la gestion des feux de forêts ou de lieux publics ou privés sensibles.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to methods and devices for the prevention and early detection of fires, and for modeling their evolution to better ensure the management of forest fires or sensitive public or private places.
Pour les besoins de la présente description, on désignera de façon générale et pour simplifier, par la dénomination « forêt », tout milieu extérieur comportant de la végétation susceptible de brûler, étant entendu que la désignation « arbres » de ladite forêt désignent et incluent de façon simplificatrice pour les besoins de la présente demande, les végétaux de toute taille et de toute nature. Le contexte est celui d'un accroissement généralisé des risques d'incendie de forêts, sous l'effet de plusieurs facteurs, comme par exemple des facteurs climatiques comme le réchauffement climatique, et des facteurs sociologiques qui entraînent le développement des besoins fonciers du fait de l'accroissement de la demande de logements et d'infrastructures. En effet le développement des besoins entraine un morcellement des espaces boisés et l'entrée de davantage d'activités humaines, donc de risques d'incendie, dans les zones forestières.For the purposes of this description, the term "forest" shall be broadly and simplistically referred to as any external environment containing vegetation that may be burned, it being understood that the designation "trees" of the said forest designates and includes simplifying for the purposes of this application, plants of any size and of any kind. The context is that of a general increase in the risk of forest fires, under the effect of several factors, such as climatic factors such as global warming, and sociological factors that lead to the development of land needs as a result of increased demand for housing and infrastructure. Indeed the development of needs leads to a fragmentation of wooded areas and the entry of more human activities, and therefore fire risks, into forest areas.
L'accroissement des zones d'interface entre les forêts et les espaces habités rend moins efficaces les systèmes globaux de détection d'incendie, comme la surveillance aérienne ou la surveillance visuelle de départs de feux, qui sont mieux adaptés à de grandes étendues de forêts.Increasing interface zones between forests and inhabited areas make global fire detection systems less effective, such as aerial surveillance or visual monitoring of fire departures, which are better suited to large areas of forest. .
En conséquence de ces facteurs, on a constaté ces dernières années que les incendies de forêts parcourent chaque année plusieurs millions d'hectares à travers le monde, dont plusieurs centaines de milliers en Europe et plusieurs dizaines de milliers en France. Or on sait que les conditions d'éclosion d'un feu de forêt, de même que son mode de propagation, dépendent de la conjugaison de plusieurs éléments, parmi lesquels :As a result of these factors, it has been noted in recent years that forest fires cover millions of hectares every year throughout the world, including several hundred thousand in Europe and several tens of thousands in France. However, we know that the conditions of a forest fire, as well as its mode of propagation, depend on the conjugation of several elements, among which:
- la structure et la composition de la végétation : son niveau d'inflammabilité et de combustibilité est déterminé par :- the structure and composition of the vegetation: its level of flammability and combustibility is determined by:
- les conditions climatiques pré-existantes, qui conditionnent le degré de sécheresse des végétaux ;- pre-existing climatic conditions, which condition the degree of plant drought;
- l'état général de la zone forestière, c'est-à-dire les conditions de peuplement : disposition des strates, état d'entretien, densité, essences présentes, passage récent d'incendie ;- the general condition of the forest area, ie the stand conditions: layout of the strata, state of maintenance, density, species present, recent passage of fire;
- la composition chimique de la végétation : teneur en composés organiques volatiles, notamment les terpènes ;- the chemical composition of vegetation: content of volatile organic compounds, especially terpenes;
- les conditions environnantes, telles que :- the surrounding conditions, such as:
- les conditions météorologiques pendant l'incendie, qui ont une grande influence sur la nature des feux de forêts : la force et la vitesse du vent sont un facteur important de propagation, ainsi que la chaleur, l'hygrométrie, la sécheresse du sol ;- the weather conditions during the fire, which have a great influence on the nature of the forest fires: the force and the speed of the wind are an important factor of propagation, as well as the heat, hygrometry, the drought of the ground;
- la topographie du site (le relief et l'exposition du terrain) : dans une zone sans relief, un départ de feu est facilement soumis à l'accélération du vent alors qu'en zone de relief irrégulier, la progression du feu est accélérée dans les montées et ralentie dans les descentes.- the topography of the site (the relief and the exposure of the ground): in a zone without relief, a start of fire is easily subjected to the acceleration of the wind whereas in zone of irregular relief, the progression of the fire is accelerated in the climbs and slowed down on the descents.
Il est clair que les méthodes actuelles de prévention et de lutte contre les incendies de forêts ne font pas usage de tous ces paramètres, ou alors de façon très partielle et très empirique, sans pour autant pourvoir en déduire comment un incendie va évoluer en fonction du temps.It is clear that the current methods of forest fire prevention and control do not make use of all these parameters, or in a very partial and very empirical way, without however being able to deduce how a fire will evolve according to the nature of the fire. time.
On sait par ailleurs que le feu est un phénomène physico-chimique de dégradation thermique, et la combustion du végétal s'accompagne d'une émission forte d'énergie calorifique et peut-être décomposée en plusieurs phases : - l'évaporation de l'eau contenue dans le combustible ;It is also known that fire is a physico-chemical phenomenon of thermal degradation, and the combustion of the plant is accompanied by a strong emission of heat energy and can be broken down into several phases: - the evaporation of the water contained in the fuel;
- l'émission de gaz inflammable par pyrolyse ; - l'inflammation de ces gaz ;- the emission of flammable gas by pyrolysis; - the ignition of these gases;
- la combustion du résidu charbonneux.- combustion of the carbonaceous residue.
Dans ces conditions, l'intégralité de la forêt doit être considérée comme un combustible potentiel. La propagation d'un incendie se décompose de la façon suivante : la combustion du matériel végétal entraîne une émission de chaleur, celle-ci est transférée vers le combustible situé à l'avant du front de flammes, les végétaux dans cette zone absorbent la chaleur et s'enflamment à leur tour. A cela s'ajoute un phénomène, méconnu et pourtant fréquent, à savoir les sautes de feux en avant du front de flammes, qui favorisent la propagation de l'incendie et mettent en danger la vie des pompiers déjà sur le terrain, par réclusion de foyers secondaires.Under these conditions, the entire forest must be considered as a potential fuel. The spread of a fire breaks down as follows: the burning of the plant material causes an emission of heat, it is transferred to the fuel located in front of the flame front, the plants in this area absorb the heat and ignite in their turn. In addition to this, there is a phenomenon, unknown and yet frequent, namely the swings of fires in front of the front of the flames, which promote the spread of the fire and endanger the life of the firefighters already on the ground, by seclusion of secondary foci.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
II est clair qu'en matière de prévention, la détection rapide des feux de forêt a été depuis longtemps le souci principal des opérationnels de la lutte contre les incendies. C'est en intervenant sur les feux dont la superficie est encore réduite dans le quart d'heure qui suit leur détection, que les secours sont les plus efficaces. Cet objectif d'intervention rapide est d'autant plus difficile à atteindre que le risque météorologique (vent, sécheresse) est important.It is clear that in terms of prevention, the early detection of forest fires has long been the main concern of firefighting operatives. It is by intervening on the fires whose area is still reduced in the quarter of an hour which follows their detection, that the reliefs are the most effective. This objective of rapid intervention is all the more difficult to reach as the meteorological risk (wind, drought) is important.
Or le délai d'intervention est conditionné par la connaissance rapide d'une information la plus précise possible permettant une localisation efficace du feu. La détermination des accès adaptés pour s'approcher au plus près des incendies est primordiale. C'est pour cela que les observations à distance, non validées par des informations sur place, ne permettent pas toujours la localisation exacte et les accès les plus courts et les plus adaptés.But the response time is conditioned by the rapid knowledge of the most accurate information possible for effective location of the fire. The determination of suitable access to get closer to the fires is essential. This is why remote observations, not validated by information on the spot, do not always allow the exact location and the shortest and most adapted accesses.
En ce sens, un procédé permettant de visualiser le lieu exact de l'éclosion du feu et les chemins forestiers à proximité est vivement souhaité par les services d'intervention. C'est dans cette optique qu'une première demande de brevet a été déposée par la demanderesse, publiée sous le numéro FR 2 893 743, dans laquelle est proposé un système utilisant un réseau de capteurs de température géolocalisés et répartis sur une zone à surveiller, ces capteurs étant régulièrement interrogés par des bornes de contrôle, et en l'absence de réponse d'un ou de plusieurs capteurs dans une zone, on peut conclure à un probable incendie dans cette zone. Un signal d'alerte est alors généré par la borne de contrôle et transmis aux pompiers par un signal radiofréquence.In this sense, a process to visualize the exact location of the outbreak of fire and nearby forest roads is strongly desired by the intervention services. It is in this context that a first patent application was filed by the applicant, published under the number FR 2 893 743, in which is proposed a system using a network of geolocated temperature sensors and distributed over an area to be monitored these sensors being regularly interrogated by control terminals, and in the absence of a response from one or more sensors in an area, it can be concluded that there is a probable fire in this zone. An alarm signal is then generated by the control terminal and transmitted to the fire department by a radiofrequency signal.
On voit donc que ce système constitue un premier progrès sensible par rapport à l'état de la technique antérieure tel que décrit dans cette précédente demande de brevet.We see that this system is a first significant progress over the state of the art as described in this previous patent application.
Mais on s'est aperçu à l'usage qu'il laisse néanmoins certains problèmes non traités.But it has become clear that it leaves some problems untreated.
Ainsi, le réseau de capteurs ne permet pas en tant que tel, lorsqu'un départ de feu est avéré, de prévoir et de modéliser l'évolution du front de flamme. En effet, ce système permet de connaître factuellement et précisément la localisation des départs de feu, et presque en temps réel, comment le feu se déplace, puisqu'il suffit de suivre la disparation progressive de capteurs supplémentaires pour se faire une bonne idée du déplacement du front de feu. Mais ce système ne permet pas en l'état, de prédire avec précision où se trouvera le front de feu dans une heure, dans deux heures, ce qui serait bien entendu du plus grand intérêt afin que les pompiers puissent déployer leurs moyens de lutte aux endroits les plus appropriés.Thus, the sensor network does not allow as such, when a fire is established, to predict and model the evolution of the flame front. Indeed, this system allows to know factually and precisely the location of the fire starts, and almost in real time, how the fire moves, since it is enough to follow the progressive disappearance of additional sensors to get a good idea of the displacement from the front of fire. But this system does not allow, as it stands, to accurately predict where the front of the fire will be in one hour, in two hours, which would of course be of the greatest interest so that firefighters can deploy their means of struggle against most appropriate places.
Or en l'état actuel des techniques de lutte, la connaissance de la position du front de feu permet de se faire une idée uniquement approximative de révolution probable de cette position, en fonction de l'expérience des forces de lutte contre les incendies dans des conditions similaires.However, in the current state of control techniques, the knowledge of the position of the front of the fire makes it possible to get an idea only approximate of probable revolution of this position, according to the experience of the forces of fight against the fires in similar conditions.
Mais une simple erreur d'estimation peut avoir des conséquences dramatiques. Soit par exemple que le commandement des pompiers décide d'envoyer des forces de lutte vers un endroit trop près du front de feu, et les hommes risquent d'être pris à revers lors de la moindre saute de vent. Soit que les forces de luttes soient envoyées trop loin du front de feu, et ce sont plusieurs hectares supplémentaires de forêt qui partent en fumée.But a simple error of estimation can have dramatic consequences. For example, the fire brigade command decides to send the fighting forces to a place too close to the front of the fire, and men are likely to be caught in reverse when there is a slight breeze. Either the forces of struggle are sent too far from the front of fire, and it is several additional hectares of forest that go up in smoke.
En outre, dans le système déjà décrit dans la demande antérieure précitée, il n'y a pas de méthode bien claire pour positionner au mieux les capteurs d'incendie. Une répartition homogène des capteurs risque de ne pas être la mieux appropriée, ou de coûter trop cher, compte tenu du coût des capteurs et du coût de leur installation dans les arbres.In addition, in the system already described in the aforementioned prior application, there is no clear method to best position the fire sensors. A homogeneous distribution of the sensors may not be the most appropriate, or cost too much, given the cost of the sensors and the cost of their installation in the trees.
En effet, le maillage de capteurs, de bornes de contrôle (encore appelés relais), et les concentrateurs récupérant par un signal GSM ou GPRS les informations des capteurs, sont un investissement important pour les propriétaires publics ou privés des espaces à sécuriser, de sorte qu'il serait utile de pouvoir paramétrer l'implantation de cette infrastructure en fonction des risques réels encourus. Pour positionner au mieux les capteurs d'incendie, il faudrait que le système puisse déterminer une répartition optimale en fonction de la nature des risques d'incendie spécifiques sur chaque zone à protéger, en fonction de la topographie de celle-ci notamment, et d'autres paramètres utiles supplémentaires.Indeed, the mesh of sensors, control terminals (also called relays), and the concentrators recovering by a GSM or GPRS signal the information of the sensors, are an important investment for the public or private owners of the spaces to be secured, so that it would be useful to be able to parameterize the implementation of this infrastructure according to the real risks incurred. In order to better position the fire sensors, the system should be able to determine an optimal distribution according to the nature of the specific fire risks for each zone to be protected, according to the topography of the area in particular, and other additional useful parameters.
Bien entendu, tous ces éléments ne peuvent pas être intégrés à des systèmes globaux de surveillance par satellite ou par voie aérienne car bons nombres de données sont partielles et évolutives.Of course, not all of these elements can be integrated into global satellite or airborne monitoring systems because there is a good deal of data that is partial and scalable.
BUTS DE L'INVENTIONGOALS OF THE INVENTION
Un but de l'invention est par conséquent de proposer un procédé et un dispositif de prévention des feux de forêts dépourvu des inconvénients des méthodes connues, et encore amélioré par rapport à la demande de brevet précitée de la même demanderesse.An object of the invention is therefore to provide a method and a device for preventing forest fires without the disadvantages of known methods, and further improved over the aforementioned patent application of the same applicant.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de détection d'incendie qui, en plus de pouvoir détecter et de localiser un départ de feu très rapidement et de suivre le front de feu en temps réel, permette de prédire l'évolution la plus probable du trajet du front de feu dans les minutes et heures qui suivent le départ de feu, et ce même en cas de conditions climatiques changeantes.Another object of the invention is to propose a method and a fire detection device which, in addition to being able to detect and locate a fire departure very quickly and to follow the fire front in real time, makes it possible to predict the most likely evolution of the fire front path in the minutes and hours after the start of fire, even in case of changing weather conditions.
Un autre but de l'invention est de proposer, en amont de la mise en place de l'infrastructure de détection de départ de feu, un procédé pour optimiser l'implantation des capteurs dans les endroits les plus appropriés de la zone de forêt à surveiller, ceci aussi bien pour augmenter l'efficacité du système que pour diminuer son coût à l'hectare de forêt protégée.Another object of the invention is to propose, upstream of the installation of the fire detection detection infrastructure, a method for optimizing the implantation of the sensors in the most appropriate locations of the forest area. monitor this as well to increase the efficiency of the system as to reduce its cost per hectare of protected forest.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un système de prévention d'incendie qui soit bien mieux adapté à des zones de forêts non uniformes, entrecoupées de zones d'activités humaines telles que les zones d'habitat dispersé ou les forêts traversées par des réseaux routiers ou autres.Another object of the invention is to propose a method and a fire prevention system which is much better adapted to non-uniform forest areas interspersed with areas of human activities such as scattered settlements or forests crossed by road or other networks.
RESUME DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
L'invention est basée sur l'hypothèse que les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NΗC) peuvent aider à passer d'une surveillance globale généralisée à un contrôle précis, adapté à chaque lieu et qui permet de gérer les abords difficilement contrôlables des zones urbaines, des infrastructures routières, ferrées ou des transports d'énergie, les limites des zones d'activité ou de loisirs situées dans des sites à risques ou exposés.The invention is based on the assumption that the New Information and Communication Technologies (Noc) can help to move from a generalized global surveillance to a precise control, adapted to each place and which makes it possible to manage the surroundings difficult to control urban areas, road infrastructure, railways or energy transport, the limits of the areas of activity or recreation located in risky or exposed sites.
En particulier, le développement de capteurs spécifiques et la transmission rapide de leurs signaux à grande distance vont permettre d'affiner et de compléter, à moindre coût, les évolutions technologiques importantes déjà en place. Dans son principe, l'invention cherche donc à tirer parti du fait que, d'une part, grâce à la micro-électronique et à un réseau de capteurs d'incendie adaptés et bien disposés sur une zone de forêt, et grâce aux moyens de télécommunications modernes sans fil, il doit être possible de connaître au voisinage de chaque capteur, et avec une fréquence suffisamment élevée, l'état d'une pluralité de paramètres physiques dont on sait qu'ils influencent la façon dont un front de feu progresse en fonction du temps. D'autre part, l'invention cherche à tirer parti de moyens de modélisation et de calcul déjà utilisés dans d'autres disciplines, comme par exemple en médecine, pour prédire comment une caractéristique, comme un facteur pathogène ou une épidémie, va se déplacer en fonction du temps, sous l'effet de divers paramètres d'environnement.In particular, the development of specific sensors and the rapid transmission of their signals over a long distance will allow refining and supplementing, at a lower cost, important technological developments already in place. In principle, the invention therefore seeks to take advantage of the fact that, on the one hand, thanks to the micro-electronics and to a network of fire sensors adapted and well arranged on a forest area, and thanks to the means of modern wireless telecommunications, it must be possible to know in the vicinity of each sensor, and with a sufficiently high frequency, the state of a plurality of physical parameters which are known to influence the way in which a front of fire progresses according to the time. On the other hand, the invention seeks to take advantage of modeling and calculation means already used in other disciplines, such as in medicine, to predict how a characteristic, such as a pathogenic factor or an epidemic, will move. as a function of time, under the effect of various environment parameters.
L'idée de l'invention a par conséquent consisté à adapter les outils de calcul et de modélisation déjà connus dans des situations très différentes, à la problématique des incendies de forêt, afin de pouvoir prédire l'évolution d'un front de flamme, et ce de façon très anticipée par rapport à l'écoulement du temps physique.The idea of the invention therefore consisted in adapting the calculation and modeling tools already known in very different situations to the problem of forest fires in order to be able to predict the evolution of a flame front. and this very early in relation to the flow of physical time.
Afin de matérialiser cette idée, l'invention a pour objet un système de prévention d'incendie, notamment d'incendie de forêt, comportant d'une part un réseau d'une pluralité de capteurs géolocalisés constituant un maillage de la zone de forêt à surveiller, chaque capteur étant apte à détecter localement un départ de feu et étant associé à un émetteur radiofréquence relié par radio à une borne de contrôle, de sorte que la détection d'un départ de feu à proximité d'un capteur est transmise automatiquement à sa borne de contrôle, qui est apte à générer un signal d'alerte. Ce système est caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur équipé d'un logiciel de simulation apte à prédire en avance par rapport au temps physique, en fonction d'une pluralité de paramètres, le déplacement d'un front de feu à partir de la détection d'un départ de feu.In order to materialize this idea, the subject of the invention is a fire prevention system, in particular a forest fire system, comprising on the one hand a network of a plurality of geolocalised sensors constituting a mesh of the forest zone at monitor, each sensor being able to locally detect a fire departure and being associated with a radiofrequency transmitter connected by radio to a control terminal, so that the detection of a fire departure near a sensor is transmitted automatically to its control terminal, which is able to generate an alert signal. This system is characterized in that it comprises a computer equipped with a simulation software able to predict in advance with respect to the physical time, according to a plurality of parameters, the displacement of a fire front from detection of a fire start.
De préférence, lesdits paramètres incluent un ou plusieurs paramètres parmi les suivants : des paramètres liés au terrain (vallonnement, végétation), au degré d'hygrométrie et à la température de l'air, et aux caractéristiques du vent, de façon à simuler en quelques secondes ou minutes, la configuration qu'aura le front de feu après plusieurs heures d'incendie.Preferably, said parameters include one or more of the following parameters: parameters related to the terrain (undulating, vegetation), the degree of hygrometry and the air temperature, and the characteristics of the wind, so as to simulate a few seconds or minutes, the configuration that the front of fire will have after several hours of fire.
Avantageusement, le logiciel de prévision est paramétré pour délivrer une prévision en avance d'un facteur 100 à 1000 par rapport à l'écoulement du temps physique. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdits paramètres incluent en outre au moins l'un des paramètres suivants : la nature de la végétation, l'historique des incendies dans la zone, la proximité de facteurs de risque. Idéalement, le maillage des capteurs et des bornes de contrôle est optimisé en fonction des caractéristiques de la zone à protéger. Ainsi, il est de préférence implanté avec une densité variable en fonction de la localisation des capteurs, ladite densité étant calculée en fonction d'un risque d'incendie local et de paramètres représentatifs de la nature et de la configuration de la zone à surveiller.Advantageously, the forecasting software is set to deliver a forecast in advance by a factor of 100 to 1000 with respect to the flow of physical time. According to an advantageous embodiment of the invention, said parameters also include at least one of the following parameters: the nature of the vegetation, the history of the fires in the zone, the proximity of risk factors. Ideally, the mesh of sensors and control terminals is optimized according to the characteristics of the area to be protected. Thus, it is preferably implanted with a variable density depending on the location of the sensors, said density being calculated according to a local fire risk and parameters representative of the nature and configuration of the area to be monitored.
Selon une variante du système, chaque capteur est sensible à une composante gazeuse représentative d'un départ de feu, de sorte que lorsque la concentration de ladite composante gazeuse dépasse un seuil prédéterminé au voisinage d'un capteur, ce capteur envoie un signal d'alerte à la borne de contrôle. Alternativement, il est possible qu'un départ de feu soit signalé par l'absence de réponse d'un capteur à une interrogation de la part de sa borne de contrôle.According to a variant of the system, each sensor is sensitive to a gaseous component representative of a start of fire, so that when the concentration of said gaseous component exceeds a predetermined threshold in the vicinity of a sensor, this sensor sends a signal of alert at the control terminal. Alternatively, it is possible that a fire departure is signaled by the absence of response of a sensor to a query from its control terminal.
Il sera avantageux que les bornes de contrôle soient dotées de seuils programmés pour au moins l'un desdits paramètres, de façon à pouvoir créer une alerte lorsque l'un de ces seuils est dépassé par au moins un des capteurs contrôlés par une borne de contrôle.It will be advantageous for the control terminals to have programmed thresholds for at least one of said parameters, so as to be able to create an alert when one of these thresholds is exceeded by at least one of the sensors controlled by a control terminal. .
Certains desdits seuils programmés sont programmés directement dans les capteurs.Some of said programmed thresholds are programmed directly into the sensors.
Afin de faciliter la communication des valeurs de paramètres locaux à partir des capteurs, le système comporte des concentrateurs de signaux associés à une pluralité de bornes de contrôle, lesdits concentrateurs de signaux étant aptes à mettre en forme les informations collectées à partir des bornes de contrôle et à les transmettre par l'intermédiaire d'une antenne et d'un réseau de télécommunication sans fil, à un serveur distant d'un réseau de type internet, encore appelé serveur « web ». Selon un mode de réalisation avantageux de la transmission entre les concentrateurs de signaux et le serveur web, elle se fait à l'aide d'un canal GSM ou GPRS.In order to facilitate the communication of the local parameter values from the sensors, the system comprises signal concentrators associated with a plurality of control terminals, said signal concentrators being able to shape the information collected from the control terminals. and transmit them via an antenna and a wireless telecommunications network, to a remote server of an Internet type network, also called "web" server. According to an advantageous embodiment of the transmission between the signal concentrators and the web server, it is done using a GSM or GPRS channel.
L'invention a également pour objet un procédé de détection et de prédiction d'incendie dans une zone boisée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : en fonction d'une analyse préalable des facteurs de risque d'incendie de ladite zone, déterminer un maillage de capteurs d'incendie optimisé pour ladite zone, chaque capteur d'incendie étant pourvu d'un émetteur radiofréquence apte à émettre une information d'identification et/ou de localisation de chaque capteur ; disposer au voisinage de chacun des nœuds du maillage ainsi déterminé, un capteur d'incendie ; détecter au niveau de chaque capteur d'incendie l'état d'absence ou de présence de feu, et en cas de présence de feu au voisinage d'un capteur d'incendie, faire émettre par ledit capteur un signal d'alerte comportant une information d'identification et/ou un signal de localisation dudit capteur, vers une borne de contrôle ; transmettre le signal d'alerte de la borne de contrôle vers un concentrateur apte à communiquer avec un serveur web distant, à l'aide d'une communication sans fil, notamment de type GSM ou GPRS; autoriser les clients du procédé de détection d'incendie à consulter les informations de détection d'incendie par l'intermédiaire d'un réseau de type internet attaquant le serveur web. Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape consistant à fournir les informations de détection d'incendie issues des capteurs d'incendie, à un logiciel de prédiction apte à simuler l'évolution d'un front de feu en avance par rapport à l'évolution réelle du front de feu en fonction du temps physique. En outre, le procédé comporte de préférence une étape consistant à afficher l'évolution simulée d'un front de feu sur un terminal connecté audit serveur web.The invention also relates to a method for detecting and predicting fire in a wooded area, characterized in that it comprises the following steps: according to a prior analysis of the fire risk factors of said area determining a mesh of fire sensors optimized for said zone, each fire sensor being provided with a radiofrequency transmitter capable of transmitting identification and / or location information of each sensor; dispose in the vicinity of each of the nodes of the mesh thus determined, a fire sensor; detecting at each fire sensor the state of absence or presence of fire, and in the event of fire in the vicinity of a fire sensor, causing said sensor to emit a warning signal comprising a identification information and / or a signal locating said sensor towards a control terminal; transmit the alert signal from the control terminal to a hub capable of communicating with a remote web server, using wireless communication, in particular GSM or GPRS type; allow fire detection process clients to view fire detection information through an internet-like network attacking the web server. Advantageously, the method further comprises a step of providing the fire detection information from the fire sensors to a prediction software capable of simulating the evolution of a fire front in advance of the actual evolution of the fire front as a function of physical time. In addition, the method preferably comprises a step of displaying the simulated evolution of a fire front on a terminal connected to said web server.
Les paramètres pris en compte par le logiciel de prédiction pour simuler la progression anticipée d'un front de feu, sont au moins un des paramètres parmi les suivants : les positions de départ de feu, le degré de vallonnement du terrain, la nature de la végétation, l'historique des incendies dans la zone, la proximité de facteurs de risque, l'hygrométrie de l'air, la température de l'air, les caractérisques du vent.The parameters taken into account by the prediction software to simulate the anticipated advance of a fire front, are at least one of the following parameters: the starting positions of fire, the degree of undulating terrain, the nature of the vegetation, the history of the fires in the area, the proximity of risk factors, the hygrometry of the air, the temperature of the air, the characteristics of the wind.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre un schéma de principe d'un système de détection connu de par le brevet antérieur précité de la demanderesse, utilisant des capteurs répartis de façon assez régulière dans une zone à protéger ;Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description of the accompanying drawings in which: - Figure 1 illustrates a block diagram of a detection system known from the aforementioned prior patent of the applicant, using sensors distributed fairly evenly in an area to be protected;
- la figure 2 illustre la signification des symboles graphiques des composants du système de la figure 1 ; - la figure 3 illustre le plan d'un site en bordure d'une autoroute, avec un risque d'incendie particulier, et dans lequel le système selon la figure 4 peut être utilisé ;FIG. 2 illustrates the meaning of the graphic symbols of the components of the system of FIG. 1; FIG. 3 illustrates the plan of a site along a highway, with a particular fire risk, and in which the system according to FIG. 4 can be used;
- la figure 4 illustre un schéma de principe du dispositif perfectionné selon l'invention, utilisant un ensemble de capteurs répartis en fonction des risques, et une chaîne de traitement de l'information permettant de mettre à disposition des utilisateurs du système, la situation des risques, et l'évolution prévisible d'un incendie en cas de départ de feu dans la zone couverte.FIG. 4 illustrates a schematic diagram of the improved device according to the invention, using a set of sensors distributed according to the risks, and an information processing chain making it possible to make available to the users of the system the situation of the risks, and the foreseeable evolution of a fire in the event of a fire in the covered area.
- la figure 5 est une photographie représentant sous forme graphique une prévision d'évolution de front de feu effectuée sur un cas réel, à l'aide du système de simulation selon l'invention. On se réfère à la figure 1. Dans cette figure, on a représenté de façon schématique une cellule de base d'un système 1 de détection précoce et automatique d'un départ de feu de forêt, sensiblement équivalent à la demande de brevet antérieure précitée en ce qui concerne l'acquisition des informations locales de départ de feu qui est effectuée à l'aide de capteurs d'incendie.FIG. 5 is a photograph showing in graphical form a fire front evolution forecast made on a real case, using the simulation system according to the invention. Referring to FIG. 1. This figure schematically shows a basic cell of a system 1 for early and automatic detection of a forest fire, substantially equivalent to the above-mentioned prior patent application. as regards the acquisition of local fire departure information which is carried out using fire sensors.
Ce système 1, dont on va rappeler maintenant les principaux éléments constitutifs, comporte d'une part une pluralité de capteurs 3 aptes à détecter et à transmettre l'évolution locale d'une grandeur physique ou chimique dont la variation subite est apte à indiquer un départ de feu. Alternativement, les capteurs peuvent signaler un départ de feu probable, par leur mutisme lorsqu'ils sont périodiquement interrogés par une borne de contrôle, encore appelée relais. En effet, lors d'un départ de feu à proximité d'un capteur, le capteur finit par brûler et en tout cas ne peut plus communiquer avec sa borne de contrôle lorsque la température environnante devient supérieure à sa température de fonctionnement, qui est inférieure à 100 0C.This system 1, whose main constituent elements will now be recalled, comprises on the one hand a plurality of sensors 3 able to detect and transmit the local evolution of a physical or chemical quantity whose sudden variation is able to indicate a fire start. Alternatively, the sensors can signal a probable start of fire, by their silence when periodically interrogated by a control terminal, also called relay. Indeed, when a fire starts near a sensor, the sensor ends up burning and in any case can no longer communicate with its control terminal when the surrounding temperature becomes higher than its operating temperature, which is lower at 100 ° C.
Ce réseau de capteurs 3 constitue un maillage de la zone de forêt à surveiller, avec une densité, c'est-à-dire un nombre de capteurs par unité de surface, relativement régulière dans le cas général où le risque d'incendie n'est pas très différencié à l'intérieur d'une même zone couverte par le maillage de capteurs.This network of sensors 3 constitutes a mesh of the forest area to be monitored, with a density, that is to say a number of sensors per unit area, relatively regular in the general case where the risk of fire does not occur. is not very differentiated within the same area covered by the mesh of sensors.
Mais on a compris que la densité du réseau de capteurs devra être plus élevée dans une zone boisée plutôt sèche et souvent exposée à des vents violents, comme par exemple le Sud de la France ou le Portugal, et elle pourra être moins élevée dans une zone boisée plus septentrionale. Ainsi, on a pu déterminer antérieurement qu'un système de détection selon l'invention est déjà assez efficace dès qu'il comporte entre 3 et 5 capteurs par hectare de forêt, le réseau étant par exemple constitué de mailles carrées comportant un capteur à chaque coin d'un carré, et une borne de contrôle au centre d'une maille. Fonctionnement des capteurs : II est bien entendu possible de faire fonctionner les capteurs 3 et les bornes de contrôle 5 selon une logique positive, dans laquelle l'état de tous les capteurs est surveillé en permanence, et un changement trop brusque sur la grandeur mesurée par un capteur (température, hygrométrie) est interprété comme un départ de feu potentiel. Mais cette approche nécessite beaucoup de calcul et une bande passante importante pour les transmissions d'informations à partir des capteurs.But it has been understood that the density of the sensor network will have to be higher in a rather dry wooded area often exposed to strong winds, such as the South of France or Portugal, and it may be lower in an area more northern woodland. Thus, it has been previously determined that a detection system according to the invention is already quite effective as soon as it comprises between 3 and 5 sensors per hectare of forest, the network being constituted for example by square meshes comprising a sensor at each corner of a square, and a control terminal in the center of a mesh. Sensor operation: It is of course possible to operate the sensors 3 and the control terminals 5 according to a positive logic, in which the state of all the sensors is continuously monitored, and a sudden change in the quantity measured by a sensor (temperature , hygrometry) is interpreted as a start of potential fire. But this approach requires a lot of computation and an important bandwidth for the transmissions of information starting from the sensors.
Il est donc préférable de faire fonctionner les capteurs 3 et les bornes de contrôle 5 selon une logique négative, dans laquelle seule l'arrêt de la capture d'un signal de détection d'un capteur par une borne de contrôle 5 est signalé, avec les coordonnées du ou des capteurs 3 qui viennent de s'arrêter d'émettre. Cette solution a l'avantage de mettre directement l'accent sur la zone de départ de feu probable.It is therefore preferable to operate the sensors 3 and the control terminals 5 in a negative logic, in which only the stopping of the capture of a detection signal of a sensor by a control terminal 5 is signaled, with the coordinates of the sensor or sensors 3 which have just stopped transmitting. This solution has the advantage of directly focusing on the likely starting fire zone.
Afin de localiser précisément la zone de départ de feu, il est prévu que chaque capteur 3 comporte une identification unique, qui est associée à une information de positionnement du capteur (ou de la borne de contrôle la plus proche), notamment de type GPS (acronyme pour « Global Positioning System »). Ainsi, il suffit que chaque capteur 3 émette par voie radio une information incluant son numéro d'identification, et une base de données permet de faire le lien entre l'identification de chaque capteur, et sa localisation géographique.In order to precisely locate the fire departure zone, it is provided that each sensor 3 comprises a unique identification, which is associated with positioning information of the sensor (or of the nearest control terminal), in particular of the GPS type ( acronym for "Global Positioning System"). Thus, it suffices that each sensor 3 transmits by radio information including its identification number, and a database makes it possible to link the identification of each sensor, and its geographical location.
De préférence, afin de prolonger la durée de vie de sa batterie interne, chaque capteur n'émet pas en continu, mais émet un signal périodique d'identification, de sorte que l'absence de signal d'identification pendant une période supérieure à une ou quelques périodes du signal, soit interprétée par la borne de contrôle comme un départ de feu potentiel à l'endroit du capteur signalé absent.Preferably, in order to extend the life of its internal battery, each sensor does not transmit continuously, but transmits a periodic identification signal, so that the absence of an identification signal for a period greater than one or a few periods of the signal, be interpreted by the control terminal as a potential fire start at the location of the reported missing sensor.
Afin de diminuer le risque de fausse alerte, il peut encore être prévu que chaque borne de contrôle soit configurée pour n'émettre un signal d'alarme qu'en cas d'absence simultanée d'un signal d'idenfication de deux ou de plusieurs capteurs d'incendie voisins. La probabilité que deux ou plusieurs capteurs voisins soient simultanément défaillants pour une cause quelconque étant infime, cette défaillance quasi-simultanée ou dans un court intervalle de temps permettra de déterminer avec très peu d'erreur que l'origine de l'absence de signal est en fait un départ de feu. Remontée des informations des capteurs :In order to reduce the risk of false alarm, it can be further provided that each control terminal is configured to emit an alarm signal only in the event of simultaneous absence of an identification signal of two or more neighboring fire sensors. The probability that two or more neighboring sensors fail simultaneously for any cause being small, this near-simultaneous failure or in a short time interval will make it possible to determine with very little error that the origin of the absence of signal is in fact a start of fire . Raising sensor information:
II est essentiel pour le bon fonctionnement du système selon l'invention, que l'information de détection locale d'un départ de feu par l'un des capteurs 3 du système, soit relayée le plus rapidement possible vers une borne de contrôle 5 des informations issues des capteurs, afin de pouvoir générer une alerte et de mettre en place un dispositif de luttre contre le feu.It is essential for the proper functioning of the system according to the invention, that the local detection information of a fire departure by one of the sensors 3 of the system, is relayed as quickly as possible to a control terminal 5 of the information from the sensors, in order to be able to generate an alert and set up a device for fighting against fire.
A cet égard, le système de la figure 1 est également amélioré par rapport à la version décrite dans la demande de brevet antérieure, au niveau de la chaîne de restitution de l'information d'alerte, dans la mesure où l'information n'est plus simplement délivrée aux forces de pompiers par un signal radiofréquence, mais les bornes de contrôle sont reliées, au moyen de concentrateurs 7, dont l'un est représenté de façon schématique, à un serveur web distant 9, au moyen d'une antenne 11.In this respect, the system of FIG. 1 is also improved with respect to the version described in the previous patent application, at the level of the retrieval chain of the warning information, insofar as the information does not is more simply delivered to the firefighting forces by a radiofrequency signal, but the control terminals are connected, by means of concentrators 7, one of which is shown schematically, to a remote web server 9, by means of an antenna 11.
Le serveur web 9 est connecté en entrée à un étage de télécommunication compatible avec les réseaux de téléphonie sans fils, notamment de type GSM ou GPRS, qui sont connus en eux-mêmes et peuvent être aisément mis en œuvre avec l'aide d'un opérateur de télécommunications mobiles.The web server 9 is connected at the input to a telecommunication stage compatible with the wireless telephone networks, in particular of the GSM or GPRS type, which are known in themselves and can be easily implemented with the help of a mobile telecommunications operator.
Ainsi, les informations en provenance des capteurs 3 sont relayées au moyen des bornes de contrôle ou relais 5, des concentrateurs 7, des antennes 11 et d'un réseau de télécommunication sans fil, jusqu'au serveur web 9. A ce niveau, elles sont mises à disposition, via internet et une application client appropriée, non seulement aux pompiers, mais à toute partie intéressée, quelle que soit sa localisation, pour autant toutefois que l'administration du serveur web lui ait donné des droits d'accès au serveur. De cette manière, le système selon l'invention peut être paramétré pour que des parties publiques (mairies, départements, régions, ...) mais aussi des parties privées (propriétaires privés de terrains ou de forêts) puissent exercer, via la chaîne d'acquisition précédemment décrite et via internet, aux informations de surveillance anti-incendie délivrées par le système 1 selon l'invention. Le serveur web étant connecté à internet, tout utilisateur autorisé pourra consulter les informations d'alerte transmises par les concentrateurs, à l'aide d'un programme client approprié implanté sur un ordinateur personnel ou même sur un téléphone mobile ou tout autre terminal de communication mobile ayant accès au serveur web. De cette manière, l'accès aux informations d'alerte n'est plus réservé aux seuls pompiers comme dans la demande antérieure, et le système peut par conséquent être étendu à une plus vaste gamme d'utilisation, permettant notamment la surveillance anti-incendie de forêts privées ou d'autres zones privées. Bien entendu, le développement des programmes applicatifs du serveur et des postes clients pour assurer la prise en compte et la mise en forme des informations issues des capteurs, ne présente pas de difficulté pour un informaticien et ne sera pas décrite plus en détail. Positionnement des capteurs : Comme on le voit sur la figure 1, les capteurs et les relais sont répartis de façon uniforme sur la surface de la zone à protéger, ce qui ne permet pas de correctement différencier le traitement du risque en fonction de l'éventuelle variabilité du risque d'incendie par rapport à la proximité de zones à risques,ou en fonction de la topographie et notamment du vallonnement du terrain, ou en fonction de la nature de la végétation, ou encore d'autres facteurs dont on reconnaitra peut-être ultérieurement l'influence sur les départs de feu.Thus, the information coming from the sensors 3 is relayed by means of the control terminals or relays 5, the concentrators 7, the antennas 11 and a wireless telecommunications network, up to the web server 9. At this level, they are made available, via the internet and an appropriate client application, not only to firefighters, but to any interested party, whatever its location, provided that the administration of the web server has given him access rights to the server . In this way, the system according to the invention can be parameterized so that public parts (town halls, departments, regions, ...) but also private parties (private owners of land or forests) may exercise, via the acquisition chain described above and via the Internet, fire surveillance information issued by the system 1 according to the invention. Since the web server is connected to the internet, any authorized user will be able to consult the alert information transmitted by the hubs, using an appropriate client program installed on a personal computer or even on a mobile phone or any other communication terminal. mobile having access to the web server. In this way, access to the alert information is no longer restricted to firefighters as in the previous application, and the system can therefore be extended to a wider range of use, including fire surveillance private forests or other private areas. Of course, the development of application programs of the server and client stations to ensure the consideration and formatting of the information from the sensors, does not present a problem for a computer scientist and will not be described in more detail. Positioning of the sensors: As can be seen in FIG. 1, the sensors and the relays are uniformly distributed over the surface of the zone to be protected, which makes it impossible to correctly differentiate the treatment of the risk as a function of the possible the variability of fire risk in relation to the proximity of risk zones, or according to the topography and in particular the hilly terrain, or depending on the nature of the vegetation, or other factors that may be recognized. to be later influence on fire starts.
Mais il faut noter que la détermination de la densité de capteurs était jusqu'à présent assez empirique, ce qui peut conduire à un trop grand nombre de capteurs par unité de surface, conduisant à un coût élevé du système, tout en n'ayant peut-être pas assez de capteurs dans les zones où les risques d'incendie sont les plus forts et où le maillage devrait être plus serré. Selon un aspect de l'invention, la densité du nombre de capteurs peut maintenant être déterminée de façon plus rationnelle à l'aide d'un modèle mathématique implémenté par un logiciel, auquel on donne en entrée toute une série de paramètres, et qui délivre en sortie, pour chaque zone considérée, non seulement une densité, mais surtout un positionnement optimal des capteurs 3 en fonction desdits paramètres d'entrée.But it should be noted that the determination of the density of sensors was until now rather empirical, which can lead to too many sensors per unit area, leading to a high cost of the system, while having no -be not enough sensors in areas where the risk of fire is highest and where the mesh should be tighter. According to one aspect of the invention, the density of the number of sensors can now be determined more rationally using a mathematical model implemented by software, which is given a whole series of parameters, and which delivers at the output, for each zone considered, not only a density, but above all an optimal positioning of the sensors 3 according to said input parameters.
Les paramètres d'entrée sont notamment pris parmi des paramètres liés au terrain (vallonnement, végétation), au degré d'hygrométrie et à la température de l'air, aux caractéristiques habituelles du vent, à la proximité de facteurs de risque spécifiques, comme cela sera expliqué plus en détail en liaison avec la figure 3.The input parameters are notably taken from parameters related to the terrain (undulating, vegetation), the degree of hygrometry and air temperature, the usual characteristics of the wind, the proximity of specific risk factors, such as this will be explained in more detail in connection with FIG.
Dans la figure 3, on a représenté de façon schématique une zone à équiper d'un système de prévention selon l'invention, dans le cas où cette zone présente un risque d'incendie accru. On va maintenant décrire le principe de fonctionnement du de l'algorithme et du logiciel de simulation qui permet de déterminer les meilleures positions d'installation des capteurs d'incendie, dans un cas où il existe un risque non homogène de départ de feu.In Figure 3, there is shown schematically an area to be equipped with a prevention system according to the invention, in the case where this area presents an increased risk of fire. We will now describe the operating principle of the algorithm and simulation software that determines the best installation positions of fire sensors, in a case where there is a non-homogeneous risk of fire starting.
Dans l'exemple choisi, le facteur de risque supplémentaire est lié à la présence d'une autoroute 13, puisqu'on sait que les départs de feu sont fortement accrus dans ce type de zone, du fait des négligences ou actes volontaires de certains usagers, qui par exemple n'hésitent pas à jeter un mégôt de cigarette encore allumé par la fenêtre de leur voiture.In the example chosen, the additional risk factor is linked to the presence of a highway 13, since it is known that fire starts are greatly increased in this type of zone, due to the negligence or voluntary acts of certain users. , who for example do not hesitate to throw a cigarette butt still lit by the window of their car.
Au voisinage de l'autoroute 13, on a représenté une zone 15 à protéger de façon prioritaire. Il s'agit typiquement d'une zone habitée, comme un village ou un quartier de ville.In the vicinity of Highway 13, there is shown an area 15 to be protected as a priority. It is typically an inhabited area, such as a village or city district.
On a également représenté la direction habituelle 17 et la force des vents dominants dans cette zone. Enfin, on a déterminé une zone 19 de 200 mètres de large, sous le vent par rapport à l'autoroute, zone dans laquelle la probabilité d'un départ de feu est la plus forte compte tenu de ce contexte. Le logiciel a par ailleurs accès à une base de données topographiques de toute la zone, et à une base de données concernant la végétation de cette zone.The usual direction 17 and the strength of prevailing winds in this area are also shown. Finally, an area 19 200 meters wide, downwind of the highway, has been determined in which the probability of fire is highest given this context. The software also has access to a topographic database of the entire area, and a database of vegetation in this area.
Sur la base de l'ensemble de ces paramètres attachés à la zone de risque, le logiciel, basé sur un modèle dit de « petit-monde', va déterminer le nombre et la position optimisés des capteurs, dans la zone 19 de forte probabilité de départ de feu ou entre cette zone et la zone à protéger 15.On the basis of all these parameters attached to the risk zone, the software, based on a so-called "small-world" model, will determine the number and the optimized position of the sensors, in the zone 19 of high probability. starting fire or between that zone and the zone to be protected 15.
A cet effet, le logiciel va prendre comme critère de tri des positions possibles des capteurs 3, le fait que le front de feu doive nécessairement passer à proximité d'un capteur, quel que soit le point de départ de feu dans la zone à risque. Par conséquent, le logiciel découpe la zone de risque accru 19 en cellules carrées élémentaires 20, dont chacune a par exemple 50 mètres de côté.For this purpose, the software will take as a sorting criterion the possible positions of the sensors 3, the fact that the fire front must necessarily pass close to a sensor, regardless of the starting point of fire in the risk zone. . As a result, the software cuts the increased risk area 19 into square elementary cells 20, each of which, for example, is 50 meters apart.
On appliquant l'hypothèse d'un départ de feu à chacune des cellules élémentaires 20, on obtient ainsi une ligne 21 de contour de feu simulé, situé par exemple à t-15 minutes, où l'instant t est celui où le feu arriverait sur la zone à protéger 15, ce qui laisserait aux forces de lutte 15 minutes pour intercepter le front de feu, dans cet exemple. Il suffit alors de répartir les capteurs 3 le long de la ligne 21, et on sera certain qu'un feu qui démarrera dans la zone de risque accru 19, sera forcément détecté par les capteurs, tout en réduisant le nombre de ceux-ci.Applying the hypothesis of a fire departure to each of the elementary cells 20, a simulated fire contour line 21 is thus obtained, located for example at t-15 minutes, where the instant t is the moment when the fire would arrive. on the area to be protected 15, which would allow the forces of struggle 15 minutes to intercept the front of fire, in this example. It is then sufficient to distribute the sensors 3 along the line 21, and it will be certain that a fire that will start in the increased risk zone 19, will necessarily be detected by the sensors, while reducing the number thereof.
On voit que ce système est bien plus efficace que celui qui aurait consisté à répartir des capteurs de façon homogène et non ciblée, dans l'ensemble de la zone représentée, plutôt que sur une ligne de passage obligé 21 du front de feu pour atteindre la zone à protéger.We can see that this system is much more efficient than that which would have consisted of distributing sensors in a homogeneous and non-targeted way throughout the area represented, rather than on a line of passage through the fire front to reach the area to be protected.
On va maintenant décrire, en relation avec les figures 4 et 5, un autre aspect important de l'invention.A further important aspect of the invention will now be described in connection with FIGS. 4 and 5.
Dans le système connu de la demande antérieure précitée, il était possible de détecter de façon automatique et quasiment en temps réel, le démarrage d'un feu de forêt, ce qui réprésentait déjà un avantage important par rapport aux techniques de détection alors connues. Cependant, le système selon la demande antérieure, même s'il permettait une détection plus rapide d'un départ de feu, ne permettait pas de prédire l'évolution d'un feu en fonction du temps, avec une vitesse accélérée par rapport au temps physique. En conséquence, la redisposition des moyens de lutte contre le feu ne pouvait être déterminée qu'à partir de l'observation réelle de l'évolution du feu, ce qui ne permettait pas aux forces de lutte contre l'incendie, d'anticiper révolution du feu avec plusieurs heures d'avance.In the system known from the aforementioned prior application, it was possible to detect automatically, and almost in real time, the start of a forest fire, which already represented a significant advantage over the then known detection techniques. However, the system according to the previous application, even if it allowed a faster detection of a fire, could not predict the evolution of a fire as a function of time, with an accelerated speed over time physical. Consequently, the redisposition of the means of fight against the fire could be determined only from the real observation of the evolution of the fire, which did not allow the forces of fight against the fire, to anticipate revolution Fire with several hours in advance.
Or on voit bien qu'une telle possibilité serait idéale, puisqu'elle permettrait, si la fiabilité des prévisions d'évolution du feu est suffisante, de positionner les moyens de lutte aux endroits optimisés en fonction de l'évolution du feu dans les heures à venir, et en fonction de la nature des zones à protéger.However, it is clear that such a possibility would be ideal, since it would allow, if the reliability of the fire evolution forecasts is sufficient, to position the control means at the optimized locations according to the evolution of the fire within hours. to come, and depending on the nature of the areas to be protected.
Un aspect de l'invention a par conséquent consisté à transposer et à adapter un algorithme de prédiction, à la propogation d'un feu et à la prévision accélérée de son évolution en fonction des paramètres du milieu (topographie, végétation) et des paramètres climatiques.One aspect of the invention has therefore consisted of transposing and adapting a prediction algorithm, the propogation of a fire and the accelerated prediction of its evolution according to the parameters of the environment (topography, vegetation) and climatic parameters. .
A cet effet, le système modifié selon l'invention prévoit de coupler la sortie des concentrateurs 7 relayant les informations en provenance des capteurs 3, à des moyens de prévision de l'évolution de l'incendie, susceptibles de calculer en avance de phase l'évolution de l'incendie en fonction d'une variété de paramètres, dont naturellement la localisation d'un départ de feu, mais également une pluralité d'informations concernant la zone protégée, ces informations étant stockées en avance dans une base de données et régulièrement mises à jour.For this purpose, the modified system according to the invention provides for coupling the output of the concentrators 7 relaying the information coming from the sensors 3, to means for predicting the evolution of the fire, capable of calculating in advance of the phase. evolution of the fire according to a variety of parameters, including naturally the location of a fire departure, but also a plurality of information concerning the protected area, this information being stored in advance in a database and regularly updated.
Parmi les informations utilisées par le module de calcul exécutant l'algorithme de prévision, on notera, de façon non limitative :Among the information used by the calculation module executing the prediction algorithm, it will be noted, without limitation:
- la cartographie en trois dimensions des zones à surveiller, puisque l'on sait que le feu n'évolue pas à la même vitesse sur une zone plate, sur une pente ascendante qui accélère la progression du feu, ou sur une pente descendante qui ralentit la progression du feu ; - une cartographie du type de végétation, puisque l'on sait que les différentes espèces de végétaux ou d'arbres n'ont pas du tout les mêmes caractéristiques de combustion ;- the three-dimensional cartography of the areas to be monitored, since we know that the fire does not evolve at the same speed on a flat area, on an ascending slope that accelerates the progression of the fire, or on a downward slope that slows down the progression of fire; - vegetation type mapping, since it is known that different species of plants or trees do not have the same combustion characteristics at all;
- une cartographie du taux d'humidité de l'air et/ou du taux d'humidité de la végétation, puisque l'on sait que ces paramètres influent aussi bien sur la probabilité d'un départ de feu que sur sa vitesse d'évolution ;- a mapping of the humidity rate of the air and / or the moisture content of the vegetation, since it is known that these parameters affect both the probability of a fire departure and its speed of evolution ;
- une table des localisations des capteurs, afin de pouvoir relier un départ de feu ou un front de feu à sa position sur le terrain ;a table of locations of the sensors, in order to be able to connect a fire departure or a front of fire to its position on the ground;
- une table des « clients » du système, qui fera le lien entre les capteurs, et les personnes privées ou publiques (pompiers, mairies, particuliers, entreprises) clientes du système et qui pourront avoir accès aux informations sur la situation de l'incendie et sa prévision d'évolution ;- a table of "customers" of the system, which will make the link between the sensors, and the private or public persons (firefighters, town halls, private individuals, companies) customers of the system and who will be able to have access to the information on the situation of the fire and its forecast of evolution;
- une cartographie indiquant les caractéristiques du vent : direction, sens, vitesse, puisqu'on sait qu'un feu ne se propage pas de la même manière en présence ou en absence de vent.- a map showing the characteristics of the wind: direction, direction, speed, since we know that a fire does not propagate in the same way in the presence or absence of wind.
Bien entendu, certains paramètres peu évolutifs n'auront guère besoin d'une mise à jour fréquente (par exemple les données topographiques), mais d'autres paramètres fortement évolutifs comme le taux d'humidité de l'air devra être mis à jour fréquemment, voire de manière quasi-continue, afin d'améliorer la fiabilité des prédictions délivrées par le module de calcul.Of course, some poorly scalable parameters will not need frequent updating (eg topographic data), but other highly scalable parameters such as air humidity will need to be updated frequently. , or almost continuously, in order to improve the reliability of the predictions delivered by the calculation module.
Le module de calcul se présente sous la forme d'un serveur 9 qui comporte bien entendu un processeur (non représenté) ayant accès à la mémoire 23 dans laquelle sont stockées des bases de données contenant les valeurs des paramètres ci-dessus, et un logiciel applicatif qui se base sur un modèle stochastique dit de « petit monde » documenté dans la littérature scientifique.The calculation module is in the form of a server 9 which of course comprises a processor (not shown) having access to the memory 23 in which are stored databases containing the values of the parameters above, and software application based on a stochastic model called "small world" documented in the scientific literature.
Le module de calcul pourvu de son algorithme constitue un système de modélisation numérique capable, à partir d'un départ ou d'un front de feu, de prédire son évolution en tenant compte, notamment, de la topographie du terrain, de la végétation, et du vent, et d'en déduire sa puissance potentielle en un lieu donné. Le moteur du système de modélisation est un modèle stochastique de propagation. Ce type de modèle est capable de prédire révolution d'une caractéristique en fonction des paramètres du milieu, et des paramètres de transmissibilité de la caractéristique. Ce type de modèle, connu en soi, est notamment utilisé dans le domaine de la santé humaine, pour la prévision de la propagation d'épidémies virales en fonction de la virulence et des caractéristiques d'un virus.The computation module provided with its algorithm constitutes a numerical modeling system able, from a departure or a front of fire, to predict its evolution taking into account, in particular, the topography of the ground, the vegetation, and wind, and to deduce its potential power in a given place. The engine of the modeling system is a stochastic model of propagation. This type of model is able to predict a characteristic's revolution according to the parameters of the medium, and the transmissibility parameters of the characteristic. This type of model, known per se, is used in particular in the field of human health, for predicting the spread of viral epidemics according to the virulence and characteristics of a virus.
Il s'agit en l'occurrence d'une extension du modèle de réseau social appelé « réseau de petit-monde » qui, au travers de, par exemple, quatre données d'entrée seulement, prend en compte les phénomènes de base qui régissent la propagation d'un feu, comme le rayonnement des flammes, la dégradation thermique du végétal et sa combustion, ou l'émission de brandons. Il se distingue des modèles déterministes qui ne peuvent décrire révolution erratique d'un feu réel, mais aussi des modèles stochastiques existants qui ne prennent pas en compte les effets à longue distance, au-delà des plus proches voisins (arbres, buissons, etc.) d'un site en feu.This is an extension of the social network model called "small-world network" which, through, for example, only four input data, takes into account the basic phenomena that govern the spread of a fire, such as the radiation of flames, the thermal degradation of the plant and its combustion, or the emission of firebrands. It differs from deterministic models that can not describe the erratic revolution of a real fire, but also existing stochastic models that do not take into account long-range effects, beyond the nearest neighbors (trees, bushes, etc.). ) a site on fire.
Le modèle de réseau social dit « de petit monde », a été appliqué avec succès à la propagation des épidémies ou des virus internet. Il a été étendu par l'invention aux feux de forêts. Dans ce modèle, aux connections aux arbres qui sont les plus proches voisins s'ajoutent des connections à longue distance, qui sont induites par le rayonnement thermique et l'effet des brandons, qui sont à l'origine des sautes de feu.The so-called "small world" social network model has been successfully applied to the spread of epidemics or internet viruses. It has been extended by the invention to forest fires. In this model, to connections to the trees that are closest neighbors are added long-distance connections, which are induced by the heat radiation and the effect of the firebrands, which are at the origin of the swings of fire.
De plus, le modèle de réseau de « petit monde », par essence même, supporte les conditions hétérogènes liées à la météorologie, à la végétation et à la topographie, ce qui en fait un outil prédictif de la propagation « fractale » des grands fronts de feu.In addition, the "small world" network model, by its very nature, supports the heterogeneous conditions associated with meteorology, vegetation and topography, making it a predictive tool for the "fractal" propagation of large fronts. of fire.
Cet outil de modélisation est très rapide, avec un temps de simulation de 100 à 1000 fois plus court que le temps physique. En conséquence, le système permet d'anticiper l'évolution d'un incendie entre 100 et plus de 1000 fois plus rapidement que l'écoulement du temps physique, en fonction du nombre de données à traiter et de la puissance du processeur exécutant le logiciel de prévision. Dans le cas d'un facteur 1000, cela revient par exemple à disposer de la position à laquelle se trouvera probablement un feu après 3 heures d'incendie (3 * 3600 = 11800 secondes), mais après environ seulement 11 secondes de calcul.This modeling tool is very fast, with a simulation time of 100 to 1000 times shorter than the physical time. As a result, the system makes it possible to anticipate the evolution of a fire between 100 and more than 1000 times faster than the passage of time physical, depending on the number of data to be processed and the power of the processor running the forecasting software. In the case of a factor of 1000, this amounts for example to having the position at which will probably be a fire after 3 hours of fire (3 * 3600 = 11800 seconds), but after about only 11 seconds of calculation.
On a représenté en figure 4 l'architecture d'un exemple de réalisation du système 1 selon l'invention. Outre les capteurs d'incendie 3, bornes de contrôle 5 et concentrateurs 7 déjà décrits précédement, le système comporte un serveur web 9, fonctionnant par exemple sous Linux, et ayant accès aux bases de données 25, 27, 29 stockées localement ou dans une localisation mémoire distante centralisée.FIG. 4 shows the architecture of an exemplary embodiment of the system 1 according to the invention. In addition to the fire sensors 3, control terminals 5 and concentrators 7 already described above, the system comprises a web server 9, operating for example under Linux, and having access to the databases 25, 27, 29 stored locally or in a centralized remote memory location.
Les bases de données contiennent notamment des tables 25 d'implantations de capteurs donnant la correspondance entre des numéros de série de capteurs d'incendie, et leur position GPS. Les bases de données contiennent également, pour les zones sous la protection du système, les tables 27 des paramètres qui peuvent influer sur la propagation d'un incendie éventuel dans la zone, à savoir des tables topographiques, des tables de données concernant la végétation, les vents, le taux d'hygrométrie etc. Par ailleurs, une table 29 de clients ou d'utilisateurs est stockée, avec leurs droits d'accès, afin que chaque utilisateur autorisé du système puisse avoir accès aux données de surveillance et de suivi concernant la zone dont il est responsable.The databases contain, in particular, sensor installation tables giving the correspondence between fire sensor serial numbers and their GPS position. The databases also contain, for areas under the protection of the system, the tables 27 of the parameters that may affect the propagation of a possible fire in the area, namely topographic tables, vegetation data tables, the winds, the hygrometry rate etc. In addition, a table 29 of clients or users is stored, with their access rights, so that each authorized user of the system can have access to monitoring and monitoring data concerning the area for which he is responsible.
Bien entendu, un logiciel applicatif de saisie 31 est prévu pour pouvoir alimenter et mettre à jour les bases de données.Of course, an application application software 31 is provided to be able to feed and update the databases.
Au niveau distant, les postes informatiques clients 33 permettent de transmettre au serveur central 9 les informations, notamment cartographiques, de la zone dont ils ont la responsabilité du suivi. Cette transmission se fait de manière connue, notamment par l'intermédiaire de serveurs internet 35. A titre d'exemple concret des performances du système, le logiciel de prédiction utilisé par l'invention a permis de modéliser l'évolution du feu de Lançon en France qui, en 2005, a ravagé près de 700 hectares en 6 heures. La simulation par le logiciel de prédiction n'a duré que 64 secondes.At the remote level, the computer stations 33 clients can transmit to the central server 9 information, including map, the area they are responsible for monitoring. This transmission is done in a known manner, in particular via Internet servers 35. As a concrete example of the performance of the system, the prediction software used by the invention has made it possible to model the evolution of the fire. Lançon in France which, in 2005, ravaged nearly 700 hectares in 6 hours. The simulation by the prediction software lasted only 64 seconds.
On a représenté en figure 5 une photo d'écran de l'ordinateur utilisé pour la simulation du feu de Lançon à partir des points de départ de feu et des paramètres topographiques, climatiques et autres saisis dans le logiciel.FIG. 5 shows a screen shot of the computer used for the simulation of the Lançon fire from the starting points of fire and the topographic, climatic and other parameters entered in the software.
A partir de deux points de départ de feu, le feu a évolué à un temps intermédiaire selon un front de feu indiqué par une ligne 37 (ligne délimitant un périmètre de plus petite taille), puis plusieurs heures plus tard, le front de feu réel était arrivé à un nouveau front de feu indiqué par la ligne 39. On a représenté sur la même photographie d'écran, par une ligne 41, le front de feu simulé, en 64 secondes, par le logiciel de prédiction utilisé dans le système et le procédé selon l'invention.From two starting points of fire, the fire evolved at an intermediate time along a front of fire indicated by a line 37 (line delimiting a perimeter of smaller size), then several hours later, the real front of fire had arrived at a new front of fire indicated by line 39. On the same screen shot, on line 41, the simulated fire front, in 64 seconds, was represented by the prediction software used in the system and the process according to the invention.
Comme on le constate, la correspondance entre le front feu réel (ligne 39) et le front de feu simulé (ligne 41) est frappante. Il y a bien un écart dans une certaine zone assez escarpée (partie inférieure de la photo), mais qui s'explique par le fait que le front de feu réel dans cette zone a été relevé de façon imprécise dans cette zone, du fait des difficultés d'accès physique à cette zone par les pompiers qui font le relevé réel du front de feu.As can be seen, the correspondence between the real fire front (line 39) and the simulated fire front (line 41) is striking. There is a gap in a certain rather steep area (lower part of the photo), but this is explained by the fact that the actual fire front in this area has been imprecisely identified in this area due to Difficulties of physical access to this area by firefighters who make the actual survey of the front of fire.
AVANTAGES DE L'INVENTIONADVANTAGES OF THE INVENTION
Le procédé et le système selon l'invention répondent aux buts visés. Ils constituent un concept original couplant un nouveau système de modélisation de la propagation des incendies de forêts, à un réseau de capteurs de faible COÛt.The method and system according to the invention serve the intended purposes. They represent an original concept combining a new forest fire propagation modeling system with a low-cost sensor network.
Le système de modélisation permet d'optimiser l'emplacement in situ du réseau de capteurs et, en phase de crise, de prévoir l'évolution d'un incendie en utilisant les informations envoyées en temps réel par ces capteurs à l'aide d'une infrastructure de communication sans fil. Les capteurs vont permettre d'évaluer le risque incendie local, de détecter précocement un départ de feu et de suivre l'évolution spatio-temporelle d'un front de feu dans les zones à risques équipées du système selon l'invention.The modeling system makes it possible to optimize the in situ location of the sensor network and, in a crisis phase, to predict the evolution of a fire by using the information sent in real time by these sensors using a wireless communication infrastructure. The sensors will make it possible to evaluate the local fire risk, to detect early a fire and to follow the spatio-temporal evolution of a fire front in the risk zones equipped with the system according to the invention.
Ce système est un outil adaptable, modulaire, complémentaire des systèmes globaux mais pouvant se substituer à eux sur des zones critiques, particulièrement le long des infrastructures routières ou autres, ou pour la protection d'équipements spécifiques (centrales d'énergie, zones de loisirs ou d'activités).This system is an adaptable, modular tool, complementary to global systems but can replace them on critical areas, particularly along road or other infrastructures, or for the protection of specific equipment (power plants, recreational areas or activities).
En outre, le système permet la protection d'une zone sensible grâce à la modélisation qui va tester un départ de feu en chaque point du maillage de la zone, afin de déterminer la répartition la plus pertinente des capteurs d'incendie. En fonction du délai de prévention prédéfini par l'opérateur (15, 30,In addition, the system allows the protection of a sensitive area through modeling that will test a fire at each point of the mesh of the area, to determine the most relevant distribution of fire sensors. According to the prevention time predefined by the operator (15, 30,
40...minutes de préavis), les capteurs seront installés de façon préférentielle sur une ligne épousant les contours qui auront été déterminés scientifiquement par le système de modélisation. 40 ... minutes notice), the sensors will be installed preferentially on a line matching the contours that have been determined scientifically by the modeling system.
Claims
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| FR0804434A FR2934501B1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | FIRE RISK PREVENTION SYSTEM |
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Publications (1)
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