Les drones fournissent une aide précieuse à l'industrie

Le 01/10/2015 à 14:00

A près avoir séduit le monde de la défense, puis les profession-nelsdel'image (photographes, cinéastes, documentaristes, etc.) et, plus récemment, les particuliers, les drones (UAV en anglais pour Unmanned Aerial Vehicle ) s'immiscent de plus en plus dans un nombre croissant d'applications industrielles. Car, bien qu'ils aient défrayé la chronique ces derniers mois avec des vols suspects au-dessus de sites potentiellement sensibles ou considérés comme tels, force est de constater que ces objets volants plus ou moins bien identifiés sont au cœur d'une nouvelle filière industrielle qui se construit rapidement pour apporter une multitude de services aux exploitants agricoles, opérateurs de réseaux, gestionnaires de transport et autres responsables de sites sensibles tels que les centrales nucléaires et les installations photovoltaïques ainsi que les ouvrages de la SNCF et d'EDF (ponts, viaducs, lignes haute tension, etc.). Les drones montrent également leur utilité dans la protection de l'environnement, la logistique et peut-être bientôt dans le transport de colis comme l'a proposé Amazon.

Amazon, tout comme Google et la Poste, ont testé, chacun de leur côté, le transport de colis par drone. Mais la faible autonomie de ces machines, leur charge maximale limitée et une réglementation très stricte ne permettent pas, pour le moment, de mettre ces projets en application.

Amazon

De nombreux acteurs en France

Les exemples de recours à des drones sont déjà nombreux et la filière devrait continuer à se développer compte tenu du nombre d'opérateurs en France qui dépassait 650 en 2014, soit l'un des plus importants du monde, selon le document de présentation de la filière «Dirigeables et drones» de la «Nouvelle France industrielle» initiée par le gouvernement en septembre 2013. Le nombre d'entreprises de la filière drones devrait encore doubler cette année pour atteindre 1300 acteurs, selon la DGAC (Direction générale de l'aviation civile). Il faut toutefois tempérer ce chiffre impressionnant par le fait qu'à côté des sociétés industrielles dédiées à la surveillance de sites, ce chiffre inclut de nombreux petits opérateurs, souvent autoentrepreneurs, comme des photographes ou des cameramen. Ce qui explique un nombre important d'intervenants pour un chiffre d'affaires ne dépassant pas 100 millions d'euros en 2014 selon diverses estimations.En 2015,le cabinet d'études Xerfi table toutefois sur un quasi-triplement de ce chiffre d'affaires, qui atteindrait ainsi 288Me, compte tenu de la mise en œuvre de solutions à base de drones plus complexes dédiées aux applications industrielles.

Drones des champs

L'agriculture est l'un des domaines les plus susceptibles de développer la demande. Exploitant dans l'Aube depuis plus de 30 ans, l'exploitant agricole Jean-Baptiste Bruggeman a par exemple décidé d'investir dans la technologie de la société Airinov. Le drone qu'il utilise permet de tester la prestation de préconisation azote sur ses champs de colza. « L'agroSensor », capteur conçu par Airinov en partenariat avec l'Inra (Institut national de la recherche agronomique), embarqué dans l'eBee, drone produit par SenseFly et vendu par Airinov, permet de réaliser une cartographie précise des besoins de la parcelle en seulement quelques minutes. Le drone et son capteur offrent un débit de chantier de trois hectares à la minute! Dans ce cas précis, nous sommes bien loin d'une simple prise de vue photographique. En effet, «l'agroSensor» est basé sur l'enregistrement de la lumière du soleil réfléchie par le couvert végétal d'une culture dans 4 bandes spectrales distinctes qui ont soigneusement été définies par l'Inra dans le vert, le rouge, le proche infrarouge et l'infrarouge. La réponse spectrale fournie par des cultures telles que le blé, l'orge, le colza ou le maïs permettra –une fois les données recueillies, transmises en 3G/4G et rentrées dans un modèle agronomique propre à la culture ins-pectée–,d'avoir accès à des paramètres agronomiques tels que la biomasse, la densité foliaire et le taux dechloro-phylle.Lecapteur enregistrant la position GPS de chaque prise de vue, le modèle traduit ces données en cartographie de besoin. De plus, l'agroSensor prend en compte divers paramètres comme l'intensité lumineuse, la couleur de la lumière ou bien encore l'angle d'incidence du soleil pour apporter une correction du signal en réflectance et ainsi permettre l'obtention de données plus fiables que si les prises de vue avaient été réalisées par un simple appareil photo.

L'agroSensor, capteur conçu par Airinov en partenariat avec l'Inra (Institut national de la recherche agronomique), embarqué dans l'eBee, drone produit par SenseFly et vendu par Airinov, permet de réaliser une cartographie précise des besoins d'une parcelle de culture en seulement quelques minutes.

Airinov.

Dans le même secteur d'activité, des drones sont utilisés pour surveiller les vignobles bordelais à des fins d'amélioration de la qualité des vins.Au moyen d'une caméra embarquée, une vingtaine d'hectares de vignes sont surveillés en deux heures. Ces drones, qui représentent un investissement de 50000e euros, permettent des gains de temps importants.Ainsi,pour une exploitation de 120 hectares, la cartographie des pieds de vigne morts, qui nécessitait auparavant l'emploi de 8 personnes pendant une semaine, pourra être réalisée en une demi-journée. Sobrement baptisé Excellence, chaque appareil à 8 hélices a été construit par Novadem (entreprise située àAix en Provence), et les logiciels de traitement des données ont été développés par la société Xametrics (à Rivesaltes).Avec une portée de 5 kilomètres, ces drones peuvent s'élever jusqu'à 2500 mètres de haut. La caméra embarquée mesurera la maturité du raisin afin de vendanger chaque segment de parcelle à maturité optimale et ainsi de constituer des cuves plus homogènes.

Une technologie adoptée par la SNCF et EDF

Des drones sont également utilisés par la SNCF. En partenariat avec EDF qui est confrontée aux mêmes problématiques de surveillance de son réseau, elle a souhaité tester les capacités de plusieurs nouveaux opérateurs développant des drones. L'objectif est, d'une part, de trouver des solutions techniques innovantes pour l'inspection d'un réseau –ferroviaire ou électrique –d'autre part, de favoriser le développement de l'utilisation industrielle du drone en étant avec EDF un des acteurs du développement d'une filière drone française.

Bouygues Energies & Services, la filiale du groupe de BTP qui met en œuvre, entretient et exploite notamment des réseaux d'infrastructures d'énergie, a conçu une solution à base de drone pour l'inspection thermographique et la maintenance des centrales photovoltaïques.

Bouygues

Fin 2013, la SNCF a procédé à des tests de drones pour inspecter le viaduc ferroviaire de Roquemaure, entre Orange (Vaucluse) et Roquemaure (Gard), sur la ligne à grande vitesse Paris-Marseille. Ce viaduc ferroviaire est un ouvrage en béton construit de 1997 à 1998, d'une longueur de 680m, dont 370m au-dessus du Rhône. Il comporte 7 piles, 2 culées et les deux voies de la LGV Méditerranée. Son inspection et sa maintenance sont réalisées tous les ans par un engin circulant sur la voie et équipé d'une nacelle permettant de descendre sous le viaduc afin de surveiller l'état du béton et l'apparition d'éventuelles microfissures. Il faut parfois plusieurs nuits pour inspecter la totalité de l'ouvrage d'art, en fonction du temps disponible pour avoir accès aux voies, sur lesquelles circulent les TGV et, la nuit, des trains de travaux. L'utilisation d'un drone «en éclaireur» permettrait de réduire ce temps à un à deux jours sans affecter l'exploitation ferroviaire.

Dans le cadre de la surveillance du patrimoine ferroviaire, SNCF Infrastructure réalise régulièrement des opérations d'inspection et de maintenance des ouvrages d'art et de l'infrastructure dans son ensemble.Pour cela, elle utilise déjà plusieurs technologies, comme les capteurs embarqués dans les trains commerciaux ou la lasergrammétrie (relevé topographique en 3D). Pour moderniser ses méthodes et réduire l'impact sur la circulation des trains, SNCF Infrastructure envisage d'utiliser des drones industriels, les outils aujourd'hui les plus innovants. La branche Infrastructure de SNCF compte également faire partager ses réflexions aux activités du groupe SNCF souhaitant utiliser des aéronefs télépilotés.

Une réglementation encore incomplète

Comme tout marché en devenir, le marché des drones civils n'est pas encore pourvu d'une réglementation adaptée à ses besoins. La France a été parmi les premiers pays à se doter d'une réglementation spécifique en 2012 afin de favoriser l'émergence rapide de ce marché riche de plusieurs centaines de PME innovantes, mais il reste encore beaucoup à faire. En particulier, cette réglementation doit explorer la question des caméras embarquées.

Aujourd'hui, les drones équipés de caméras sont théoriquement interdits de vol au-dessus des zones peuplées, des sites sensibles et des propriétés privées. Leur champ d'action s'en trouve limité.

Un nouvel arrêté devrait prochainement être publié pour lever cet interdit et ainsi permettre des prises de vue au motif non commercial pour le grand public.

Une autre évolution à attendre est celui de la cartographie. «Il n'existe à ce jour aucune cartographie officielle.Il devient urgent d'en avoir une,car l'espace aérien est complexe pour les drones: la hauteur de vol est différente selon la distance entre la zone de vol et les pistes d'aérodromes les plus proches,l'orientation et la longueur des pistes…», souligne Florent Mainfroy, Pdg, d'Airinov.

De plus, le cadre réglementaire actuel impose aux opérateurs de drones une multitude de déclarations, dont l'utilité est remise en cause. Un mail doit être envoyé 24 heures avant un vol qui se déroule en scénario dit «S2» –soit jusqu'à 1km du pilote. Ce mail n'est pas lu, mais son envoi est indispensable, car en cas de problème, l'assurance le stipulera.

De même, une déclaration et une autorisation pour effectuer des prises de vues aériennes sont nécessaires. Le problème est qu'aujourd'hui les services concernés se renvoient la balle, avec des réponses différentes selon les régions. En plus de cela, les sociétés de drones doivent établir des protocoles d'accord avec de très nombreux aérodromes. Or, il n'existe aujourd'hui pas de modèle de protocole. Un modèle de protocole type pourrait être proposé, ce qui éviterait la multiplication de protocoles sur-mesure que les petits aérodromes trouvent lourds à constituer, et qui doivent être relus mot à mot par les DSAC (Directions de la sécurité de l'aviation civile).

Mais la déficience du système actuel ne s'arrête pas là. Cinq mois d'attente sont nécessaires pour une validation de dossier décrivant les activités dans certaines régions. Le nombre d'opérateurs et de drones a augmenté de façon exponentielle, mais pas les budgets administratifs pour relire les documents associés. Conséquence: un engorgement des services administratifs concernés, et un ralentissement de l'activité.

Une harmonisation européenne de la réglementation autour du drone semble également indispensable.

Chaque pays européen est à ce jour libre de légiférer comme il le souhaite sur les drones de moins de 150kg. Mais cela ne doit pas vouloir dire que chaque pays est contraint d'inventer une législation qui prend le contre-pied de celle de ses voisins. En Belgique par exemple, la police fédérale a récemment demandé à ses services de commencer une «chasse aux drones», au détriment des acteurs sérieux du marché. Cela souligne l'importance d'un encadrement réglementaire.

J.M.

Agile, d'un usage très réactif, se déplaçant dans des zones difficilement accessibles, le drone va révolutionner l'inspection et la surveillance du réseau ferré, et permettre, par exemple, en cas d'aléas, de localiser «d'un coup d'aile» les dégâts sur les voies après le passage d'une tempête. Cette phase expérimentale qui consiste à tester des modèles de drones à vocation industrielle est l'aboutissement d'un travail collectif en « mini-lab », réalisé depuis janvier 2013, selon une méthodologie conçue avec l'Ecole des Mines. Des experts de la SNCF et d'EDF, des chercheurs et plusieurs spécialistes des drones de l'Onera (établissement public de recherche aéronautique et spatiale), des fabricants (Delair Tech, R&D Tech, Fly'n'Sense, SenseFly) ainsi que des représentants de la DGAC et de RFF (Réseau ferré de France) ont partagé leurs problématiques et leurs avancées en appliquant une démarche « d'innovation ouverte », qui associe des partenaires extérieurs au domaine ferroviaire et électrique.

Inspection thermique par drone

Pour sa part, Bouygues Energies & Services, la filiale du groupe de BTP qui met en œuvre, entretient et exploite notamment des réseaux d'infrastructures d'énergie, a conçu une solution à base de drone pour l'inspection et la maintenance des centrales photovoltaïques. Utilisés dans le cadre de maintenance de la plus importante centrale photovoltaïque au sol d'Ile-de-France,la centrale de Sourdun de la Générale du Solaire, ces drones, dotés d'une autonomie d'une heure avec une charge utile (électronique et capteurs embarqués) de 3kg, permettent de détecter de manière rapide et précise les cellules photovoltaïques défectueuses des 18700 panneaux solaires de la centrale, grâce à leurs caméras thermiques fixées sur une nacelle géo-stabilisée.Ainsi,deux heures suffisent pour couvrir les 9km² de panneaux et détecter les cellules photovoltaïques défectueuses, facilement identifiables sur une image thermique, contre plusieurs jours dans le cas d'une opération manuelle classique. Le système de relevé topographique de Bouygues autorise également de programmer des vols automatiques, sans pilotage humain, pour contrôler les 4 hectares de panneaux photovoltaïques. Cette technologie automatisée permet d'inspecter les ouvrages sans arrêt d'exploitation et de réduire les risques humains encourus sur les chantiers, les coûts d'étude associés, ainsi que le temps consacré aux prises de vue. Une fois les acquisitions de données en vol réalisées, elles sont envoyées à un bureau d'étude de Bouygues Energies & Services –comprenant une trentaine d'experts– qui procède à leur analyse approfondie, délivre un compte rendu sur l'état de l'ouvrage inspecté et formule les meilleures recommandations pour les plans de maintenance de l'installation en question. « L'utilisation de drones à des fins de contrôles thermiques sur les fermes photovoltaïques s'avère être le moyen le plus efficace pour identifier rapidement et

précisément les éventuels défauts sur les capteurs solaires.Les opérations de dépannages s'en trouvent donc facilitées et permettent ainsi de garantir dans le temps les performances de nos centrales solaires. Cette technologie prometteuse n'en est encore qu'à ses débuts et porte en elle la promesse de développements considérables pour l'avenir », s'enthousiasme Daniel Bour, président de La Générale du Solaire. Bouygues envisage d'autres applications possibles de ces drones: l'inspection technique (d'éoliennes par exemple), le suivi de chantier et les relevés de terrain.

L'inspection thermique par drone trouve également sa place dans le domaine de la rénovation énergétique des habitations. A l'image du programme Renogaz piloté par GrDF et mis en œuvre par Azur Drones qui vise à réaliser le diagnostic thermique de plusieurs centaines de pavillons dans diverses villes de la région parisienne.

Azur Drones

L'inspection thermique par drone trouve également sa place dans le domaine de la rénovation énergétique des habitations. A l'image du programme Renogaz piloté par GrDF et qui vise à réaliser le diagnostic thermique de plusieurs centaines de pavillons dans diverses villes de la région parisienne. Sachant que 80% des déperditions thermiques d'un pavillon s'effectuent par le toit, l'inspection thermique par drones prend tout son sens pour aider les particuliers à identifier les zones les moins bien isolées de leurs habitations. Durant l'hiver 2014/2015, plusieurs zones pavillonnaires des communes de Chelles (Seine-et-Marne), Sainte-Geneviève-des-Bois (Essonne), Limay (Yvelines) et Montfermeil (Seine-Saint-Denis) ont ainsi pu être inspectées par GrDF, qui a fait appel à la société Azur Drones pour mener à bien cette prestation.

Les travaux publics s'ouvrent aux drones

Les drones trouvent également des débouchés dans les secteurs des travaux publics et des mines et carrières (on en compte plus de 4 000 en France). C'est l'objet de l'accord passé en 2014 entre le Groupe Monnoyeur, acteur majeur de la distribution d'engins de chantiers (Caterpillar) et de services à la construction, et la start-up française Redbird, opérateur de drones civils créé en 2012 et spécialisé dans l'analyse et le traitement des données acquises par drone en vue d'optimiser les ressources et la productivité des entreprises. Prenant en compte une prise de participation du Groupe Monnoyeur dans le capital de Redbird, l'accord prévoit notamment plusieurs missions dans les domaines des travaux publics et des mines et carrières. Un drone permet en effet la réalisation de levés et de plans topographiques en 2D et 3D afin de suivre l'avancée des chantiers, la production de Modèles numériques de terrain (MNT) et de semis de points à très haute densité (jusqu'à 120 points par mètre carré), les cubatures (calcul des quantités de différents matériaux à mettre en œuvre dans un chantier) des stocks (cas d'une carrière) et des volumes à déplacer (déblais, remblais) ainsi que le survol des zones difficiles d'accès. L'objectif étant bien sûr d'optimiser au mieux la productivité et l'efficacité d'un chantier, avec à la clé des économies substantielles. Cela peut même aller jusqu'à une réduction de la facture de carburant, souvent colossale, des engins de chantiers. « Dans le cadre de ce partenariat,nous réfléchissons à interfacer les données de nos drones avec les données des engins de chantiers et de carrières afin d'optimiser leur utilisation et ainsi permettre des économies importantes de carburant», précise Emmanuel de Maistre, Pdg de Redbird. A noter que la start-up compte aujourd'hui dans ses actionnaires Engie (ex-GDF-Suez), le géant de l'énergie, avec lequel elle a signé un accord au printemps dernier pour développer des solutions pour la maintenance et la surveillance des infrastructures gazières, et les services aux clients industriels et aux collectivités publiques en matière de sécurité (grands événements sportifs et festifs), de thermographie, de topographie, etc.A moyen terme, d'autres secteurs tels que l'hydroélectricité et l'éolien devraient faire un appel croissant aux ressources de l'imagerie aérienne.

Le Groupe Monnoyeur, acteur majeur de la distribution d'engins de chantiers (Caterpillar) et de services à la construction, et la start-up française Redbird, opérateur de drones civils spécialisé dans le traitement des données acquises par drone, ont passé un accord en vue d'optimiser les ressources et la productivité des chantiers de travaux publics et des carrières.

RedBird

EasyJet a testé l'utilisation de drones pour inspecter rapidement et précisément les carlingues de sa flotte d'avions à des fins de détection d'éventuels dégâts liés à des impacts de foudre, par exemple. La compagnie aérienne a décidé de déployer ce dispositif dans plusieurs de ses ateliers de contrôle technique de ses appareils dès 2016.

Easyjet

Les drones au service… de l'aéronautique

On le voit ici, les exemples d'applications industrielles sont innombrables et on pourrait également citer celle imaginée par la compagnie aérienne EasyJet qui a testé l'utilisation de drones pour inspecter rapidement et précisément les carlingues de sa flotte d'avions à des fins de détection d'éventuels dégâts liés à des impacts de foudre, par exemple. En fonction du type d'avion contrôlé, un « plan de vol » préprogrammé (sans commande humaine à distance) du drone peut être envisagé afin de constituer une cartographie 3D de la carlingue de l'appareil pour détecter ses défauts.Après des essais concluants réa-lisés il y a quelques mois, la compagnie a décidé de déployer ce dispositif dans plusieurs de ses ateliers de contrôle technique de ses appareils dès 2016.

La société française Hardis a déposé en début d'année un brevet de drone dit « inventoriste » qui permettrait aux logisticiens d'automatiser entièrement les inventaires dans les entrepôts, et de repérer et corriger rapidement les éventuelles erreurs de stockage.

Hardis

Des drones d'intérieur pour la logistique

Si l'immense majorité des drones sont déployés en extérieur, des expérimentations de drones indoor commencent à être menées, en particulier dans le domaine de la logistique. Ainsi, la société française Hardis a-t-elle déposé en début d'année un brevet de drone dit « inventoriste » qui permettrait aux logisticiens d'automatiser entièrement les inventaires dans les entrepôts, et de repérer et corriger rapidement les éventuelles erreurs de stockage. « Cette innovation combine un dispositif qui permet au drone de se déplacer de manière autonome grâce à une cartographie intégrée de l'entrepôt et un plan de vol prédéterminé, ainsi qu'un système capable d'identifier et de capturer, grâce à une caméra embarquée, les informations à traiter pour réaliser l'inventaire (lecture des codes-barres), d'associer l'image à sa position dans l'entrepôt (géolocalisation indoor) et de traduire automatiquement sa position 3D en adresse logistique (emplacement de stockage) », indique-t-on chez Hardis qui précise que la technologie embar-quée est capable de traiter l'intégralité des formats de codes-barres du marché. Les données recueillies par le drone (données du code-barres et de position dans l'entrepôt) peuvent ensuite être importées dans n'importe quel logiciel de gestion d'entrepôts (WMS en anglais, pour Warehouse Management Systems ). On peut ainsi imaginer un inventaire quotidien des entrepôts (par exemple la nuit afin d'éviter toute gêne) avec à la clé une visibilité exacte des marchandises stockées et la possibilité d'identifier et de corriger de manière très réactive les erreurs de stockage.

Une activité basée sur le service

Si la filière drone compte de nombreux acteurs, parmi lesquels des fabricants de drones industriels, le gros des troupes est constitué d'opérateurs fournissant des prestations de services, à l'image de Bouygues Energies & Services ou de Redbird, cités plus haut, ou d'une société telle que Bureau Veritas qui pro-pose une activité drones depuis octobre 2013. « Nous utilisons les drones dans le cadre de missions en milieux inaccessibles ou dangereux dans lesquels on intervenait peu jusque-là. Un drone permet en effet d'accéder à des zones qui nécessitent habituellement l'utilisation de nacelles telles que les antennes de téléphonie, les pylônes et les lignes électriques, les chéneaux d'eau pluviale,les châteaux d'eau,les grues à tour, les tours aéroréfrigérantes… ; il permet également de surveiller des sites sensibles type Seveso, indique Stéphane Bouissou, chef de projet en gestion des risques chez Bureau Veritas . Dans ces zones difficiles d'accès, nos spécialistes peuvent procéder à différentes analyses physiques, thermiques ou structurelles. Il peut s'agir par exemple d'inspection industrielle (fuites, soudures, bacs, suivi de réseaux…), d'inspection de panneaux photovoltaïques, de recherche de pathologies des bâtiments (inspection thermographique de terrasse, toiture, bâtiment en hauteur…), d'inspection d'ouvrages d'art (pile de ponts, barrage…), de surveillance de cultures agricoles, etc.»

Ces prestataires prennent souvent en charge à la fois la mise en place et le pilotage du ou des drones in situ, l'acquisition et la restitution des données, voire également l'analyse et l'interprétation de ces données via des logiciels dédiés à l'application en question. Ces opérateurs sont au fait de la réglementation en vigueur en matière de drones ( voir encadré page 44 ) et savent exactement dans quel cadre réglementaire - ou dans quel «scénario», dans le jargon de la DGAC - tel ou tel drone peut être utilisé, déchargeant du même coup le donneur d'ordre de cette charge qui peut être fastidieuse. La DGAC définit en effet 4 scénarios (S1 à S4) pour les drones à usage industriel selon l'altitude maximale d'utilisation des drones, la distance horizontale maximum autorisée entre le pilote et son appareil, le poids maximum de l'aéronef et de sa charge, le type de zone survolée (peuplée ou non) et la qualification du vol (à vue ou non).