Une infrastructure publique sûre… à vie

Les structures des immeubles peuvent être affaiblies à cause de séismes, de glissements de terrain ou de défauts de construction résultant de techniques anciennes. Les effondrements de ces structures peuvent avoir des conséquences dramatiques, comme par exemple, des décès, qui pourraient être évités si l'on intégrait dès la construction des capteurs susceptibles de détecter précocement les problèmes.

Le défi de sécuriser les infrastructures majeures, tout spécialement celles qui sont largement utilisées par la population comme les ponts ou les monuments historiques, a conduit les chercheurs du projet GENESI, financé par l'UE, à concevoir un réseau de capteurs sans fil pour surveiller l'état des structures.

«Les capteurs doivent fonctionner pendant toute la durée de vie de la structure, donc des dizaines voire des centaines d'années», explique le professeur Chiara Petrioli de La Sapienza Università de Rome, coordinateur du projet. «Il s'agissait là du plus gros défi technique. Mais nous avons aussi constaté que l'installation des réseaux de détecteurs pendant les travaux de construction permettait de protéger les ouvriers et au besoin de modifier la conception.»

Contrairement aux systèmes existants, les réseaux de capteurs de GENESI sont économiques en termes de déploiement et d'entretien et ne sont pas intrusifs. Ils disposent de leur propre alimentation et continuent de fonctionner en cas de panne du réseau électrique, par exemple après un tremblement de terre. Ils conviennent aussi aux régions reculées qui ne sont pas reliées au réseau.

Le métro de Rome et un pont routier en Suisse

Le système a été validé dans le cadre de deux sites de construction, la nouvelle ligne B1 du métro de Rome et le pont de la Poya à Fribourg en Suisse.

Dans le cas du métro, l'équipe a mis en place directement derrière le tunnelier des segments en béton du revêtement final du tunnel équipés des capteurs de GENESI, pour mesurer en temps réel des variables comme la pression, la température et les déformations.

Les données ont été transmises via les réseaux 3G et Internet à l'aide de protocoles propriétaires à faible consommation, vers un panneau de contrôle et d'alerte supervisé par des ingénieurs et des géologues travaillant sur le projet. Ils ont ainsi pu vérifier que le forage préservait avant tout la sécurité des ouvriers et des futurs usagers du métro.

Ce réseau est plus simple, plus rapide et plus économique à installer et à maintenir que les systèmes classiques de capteurs câblés. Dans l'optique d'une surveillance économique et de longue durée du tunnel en service, il est en partie alimenté par des micro-turbines actionnées par le déplacement d'air des trains qui passent.

Dans le cas de la construction du pont en Suisse, environ 25 capteurs ont mesuré des variables telles que la traction sur les pylônes, le déplacement des supports, le vent, la température et l'humidité.

«Le réseau de capteurs s'est avéré très utile, car la conception, la planification et la construction s'accompagnent toujours de nombreuses incertitudes», déclarait Holger Wörsching, un ingénieur de la société suisse Solexperts AG spécialisée dans les procédés et les instruments de mesure et partenaire du projet GENESI. «Lorsque le pont a été soulevé pour relier les deux extrémités, nous avons été informés des déformations et des courbures, et nous avons pu vérifier que les charges étaient correctes.»

D'autres applications

Solexperts envisage de nombreuses autres utilisations pour cette technique, et la déploie actuellement dans un tunnel d'accès d'une centrale hydraulique à Innertkirchen ainsi que sur une voie ferrée des Alpes soumise à des risques de glissements de terrain.

La société Wsense, une entreprise dérivée du projet GENESI, emploie six personnes et étudie l'installation d'une version miniaturisée du système GENESI pour surveiller les nombreux sites historiques en Italie. Cette société vient aussi en aide au ministère italien du patrimoine avec une application totalement insoupçonnée, dans le cadre de la tâche délicate du transport des œuvres d'arts d'un musée à un autre.

Le 7e PC a financé le projet GENESI à hauteur de 2 millions d'euros. Le projet a été actif d'avril 2010 à août 2013, et impliqué 7 partenaires dans 4 pays.