Destinée à assurer la sécurité des usagers et un certain niveau de service, l’inspection des ouvrages pour leur surveillance et leur maintenance est essentiellement effectuée « à vue d’homme » aujourd’hui. La typologie des structures rend souvent ces inspections coûteuses et demande d’assurer la sécurité des intervenants lors des inspections sur zones difficilement accessibles.

Si la majorité des interventions est aujourd’hui réalisée par le biais de nacelles, d’échafaudages, de passerelles ou de cordes, ces équipements sont coûteux et comportent un risque d’utilisation non nul pour les opérateurs. Dans ce contexte, quelles sont les opportunités et perspectives de développement pour la surveillance et l’inspection par drone des structures et des ouvrages d’art?

La principale valeur apportée par l’usage de drones civils pour ces opérations d’inspection réside dans la réduction des contraintes d’inspection (coûts, temps d’opérations, risque humain), la qualité des données collectées et la digitalisation de l’état des structures.  Sur une inspection de pont par exemple, une équipe de cordistes peut mettre deux à trois fois plus de temps qu’un drone pour une inspection visuelle et ne peut accéder à certaines zones.

 

Le drone permet la localisation et la cartographie précise des pathologies.

Le drone permet la localisation et la cartographie précise des pathologies.

Parc français : plus de 750 000 ouvrages sous surveillance

En France, le volume d’infrastructures nécessitant des interventions d’inspection et de diagnostic comprend les infrastructures de chemin de fer, les ouvrages d’art, les infrastructures de production d’énergie, les sites industriels et les réseaux (transport d’énergie).

Infrastructures de chemin de fer 29 273 km de lignes / 1742 tunnels / 26 733 ponts et viaducs
22 323 murs de soutènement et perrés / 1 142 passerelles sur voies
Ouvrages d’art 622 barrages / 16 000 châteaux d’eau / 266 000 ponts routiers
Infrastructures de production d’énergie 25 centrales thermiques / 58 réacteurs nucléaires / 239 grands barrages hydroélectriques / 8,1 GW de puissance installée dans l’éolien / 4,3 GW de puissance installée dans le solaire photovoltaïque
Réseau de transport d’énergie 1,3 million de km de lignes électriques / 32 000 km de gazoducs / 8000 km de pipelines
Sites industriels soumis à déclaration / autorisation 450 000 installations soumises à déclaration
43 600 établissements détenant au moins une installation soumise à autorisation

Applications de suivi et d’inspection par drone

Selon la structure surveillée, l’information recherchée et les données nécessaires (nature, précision, volume), différentes méthodes de suivi et d’inspection par drone se développent. Le drone apporte une forte valeur ajoutée en termes de performance et de coûts d’opération sur différents types d’inspection.

Les inspections visuelles :

Il existe trois catégories d’inspection visuelles : les visites de routine, les visites annuelles et les inspections détaillées. Les inspections de ponts métalliques ou béton précontraint demandent par exemple une précision de 0,1 mm, une précision de 0,4 à 0,5 mm pour les ponts en maçonnerie et une précision de 0,1 à 0,3 mm pour les ponts en béton armé. La difficulté d’accès à certaines zones et le coût des équipements alternatifs comme les nacelles ou les échafaudages, rendent l’inspection par drone attractive. Le drone agit en « œil déporté » pour l’expert et permet de réduire considérablement les coûts d’inspection.

Les reconstructions 3D :

Le suivi de certaines structures comme les ouvrages hydrauliques (digues et barrages par exemple) s’appuie sur l’observation des déformations en trois dimensions. Différentes méthodes de mesure et de modélisation par drone permettent le suivi dynamique et automatique de ces évolutions dans le temps :

  • La photogrammétrie s’appuie sur le principe de stéréoscopie et demande un simple capteur optique embarqué sous le drone. S’appuyant sur le traitement d’un jeu de photographies numériques du sujet (algorithmes d’appariement de détails homologues), cette méthode permet d’obtenir un modèle numérique texturé du sujet.
  • Utilisé par exemple pour la production de plans après construction – « as built » – et la réhabilitation d’ouvrages ou l’auscultation (surveillance des mouvements de l’ouvrage), le laser relève d’importantes densités de points qui permettront la production de plans à une précision sub-centimétrique.

Des applications plus spécifiques comme les mesures par prélèvement (plans aquatiques, échantillons pour les mesures de pollution, manteau neigeux, géologie) ou la télé-relève de capteurs représentent des perspectives intéressantes pour les drones.

Impacts de l’inspection par drone et perspectives d’évolution

Les apports du drone civil aux secteurs de l’inspection sont d’ordre économique et sécuritaire :

  • Economie en moyens déployés et en temps d’opération
  • Sécurisation des interventions (risque humain nul)
  • Meilleur suivi du comportement des ouvrages par une augmentation qualitative et quantitative du nombre de mesures

Pour une adoption généralisée de l’usage du drone civil dans ces secteurs de l’inspection et de la surveillance des structures, certaines évolutions techniques des solutions proposées seront nécessaires. La capacité des aéronefs en termes d’autonomie et de résistance aux conditions météorologiques, l’automatisation des inspections ainsi que l’intégration des résultats dans des solutions logicielles de traitement et de suivi permettront au drone de s’imposer comme une solution durable et fiable.

Sources :

Recent advances in Levee and Dam safety data – Jim Hummert

XERFI Research – Le marché des drones civils en France

Vieillissement des ouvrages en maçonnerie – CIGB

Système d’auscultation – CNR Laboratoire hydraulique et mesures