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Emergences

Lettre d'information n° 21

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Des algorithmes plus efficaces pour la surveillance de structures

Equipe de recherche Inria mariant modèle physique et inférence statistique, I4S développe de nouvelles méthodes pour améliorer la surveillance d'intégrité de structures, c'est-à-dire la détection informatisée des endommagements sur les ponts, les immeubles ou encore les éoliennes. Les chercheurs Laurent Mevel et Michael Döhler expliquent comment cette technologie algorithmique a été transférée vers SVS, une entreprise danoise leader en logiciel d'analyse modale opérationnelle.

Équipe de recherche Inria mariant modèle physique et inférence statistique, I4S développe de nouvelles méthodes pour améliorer la surveillance d'intégrité de structures, c'est-à-dire la détection informatisée des endommagements sur les ponts, les immeubles ou encore les éoliennes. Les chercheurs Laurent Mevel et Michael Döhler expliquent comment cette technologie algorithmique a été transférée vers SVS, une entreprise danoise leader en logiciel d'analyse modale opérationnelle.

 Il fut un temps où la surveillance des ouvrages du génie civil était d'abord affaire d'inspection visuelle et d'expertise personnelle. Mais l'avènement du capteur intelligent  questionne actuellement le contrôle à l'ancienne. Saupoudrées sur les ponts ou logées dans des structures plus complexes, des batteries de capteurs livrent désormais en continu et en temps réel quantité d'informations sur l'intégrité structurelle : vibrations, dilatation thermique, humidité...

Mais ce flot de données devient vite un déluge. Ajouté à la complexité des structures elles-mêmes, le grand nombre de points de mesure s'avère bientôt indigeste. D'où le besoin d'algorithmes assez puissants pour absorber la taille des paramètres. Voilà justement l'objet des recherches d'I4S, une équipe rennaise Inria spécialisée dans l'inférence statistique pour la surveillance d'intégrité de structures. Ce qu'on appelle aussi le SHM : Structural Health Monitoring

Sous contrat de licence avec royalties, les scientifiques collaborent avec SVS, une entreprise danoise (1) dont le logiciel phare,  ARTeMIS, est le leader mondial de l'analyse modale opérationnelle. “Leur solution contient notre moteur algorithmique et ses derniers développements, explique Laurent Mevel, responsable d'I4S. Il existe non seulement une parfaite complémentarité entre les activités de cette société et nos recherches, mais aussi une complète adéquation entre notre vision du domaine et la leur.

Une considération au cœur de ces travaux spécifie que quand les capteurs sont déplacés d'un endroit à l'autre, les données issues des mesures successives ne devraient pas être analysées séparément mais mélangées. Le tout étant traité ensuite de manière intelligente.

Un point essentiel du transfert

Mais “publier cela dans un article scientifique ne représente que la moitié du chemin, poursuit Laurent Mevel. Encore faut-il ensuite montrer que nos méthodes fonctionnent réellement et qu'elles s'intègrent dans des environnements logiciels industriels préexistants. Cet effort supplémentaire passe par le développement. C'est un point essentiel pour réussir le transfert technologique. À ce niveau, nous sommes très en phase avec SVS. Les Danois ont modifié ARTeMIS pour nous aménager des portes d'entrée nous permettant de tester très facilement nos prototypes.

Également au cœur du dispositif : l'Allemand Michael Döhler, un doctorant qui a passé six mois au siège de l'entreprise, à Aalborg, pour y tester de nouveaux algorithmes. “À la base, je m'intéresse aux mathématiques appliquées. Cette expérience constituait donc évidemment une grande occasion pour moi de me confronter à des problèmes industriels réels et de les aborder avec une approche très directe. Si vous imaginez une solution, vous savez immédiatement si cela fonctionne ou pas.

Pour sa thèse (2), Michael Döhler vient de recevoir le Premier Prix de la Fondation Rennes 1 au titre de l'école doctorale  Matisse. En octobre, déjà, il s'était vu décerné le Prix d'Excellence 2011 dans le cadre d'Iris, un projet européen du 7ème programme cadre de recherche et de développement (3). Le jeune chercheur va maintenant passer 10 mois à la Northeastern University de Boston. Il rejoindra ensuite l'Allemagne pour une année supplémentaire de recherches post-doctorales au Bam, l'Institut fédéral pour la recherche et les essais sur les matériaux.

Prochain défi : les éoliennes

"Nous allons conserver le contact avec Michael. Nous espérons que son séjour au Bam sera pour nous l'occasion de nous rapprocher de ce laboratoire, ajoute Laurent Mevel. Les Allemands ont de vraies accointances avec nous. Nous partageons une culture commune. Ils ont d'ailleurs testé certains de nos algorithmes. Et ils travaillent beaucoup sur les éoliennes, ce qui constitue aussi un de nos futurs champs de recherche.” Avec des milliers de turbines bientôt installées en Europe, la nouvelle industrie de l'énergie verte aura besoin d'un système SHM efficace pour surveiller un parc de production géographiquement très dispersé. “Mais une éolienne est bien plus complexe qu'un pont. La surveillance de telles structures tient encore du défi.


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Notes:
(1) Fondée en 1999, Structural Vibration Solution A/S  est une spin-off de l'université d'Aalborg, au Danemark. ARTeMIS est l'acronyme de : Ambient Response Testing and Modal Identification Software.
(2) Michael Döhler: Subspace-based system identification and fault detection: Algorithms for large systems and application to structural vibration analysis, Université de Rennes 1, octobre 2011.
(3) Integrated European Industrial Risk Reduction System.