Academic literature on the topic 'Détection du feu et de la fumée'

Les chercheurs ont établi une forte corrélation entre les étés chauds et la fréquence ainsi que l'intensité desincendies de forêt. Le réchauffement climatique dû aux gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carboneaugmente la température dans certaines parties du monde. Or, les incendies libèrent des quantitésimportantes de gaz à effet de serre, engendrant une augmentation de la température moyenne sur terreinduisant à son tour une augmentation des incendies de forêt... Les incendies détruisent des millionsd'hectares de zones forestières, des écosystèmes abritant de nombreuses espèces et ont un cout importantpour nos sociétés. La prévention et les moyens de maîtrise des incendies doivent être une priorité pour arrêtercette spirale infernale.Dans ce cadre, la détection de la fumée est très importante, car elle est le premier indice d'un début d'incendie.Le feu et surtout la fumée sont des objets difficiles à détecter dans les images visibles en raison de leurcomplexité en termes de forme, de couleur et de texture. Cependant, l'apprentissage profond couplé à lasurveillance vidéo peut atteindre cet objectif. L'architecture des réseaux de neurones convolutifs (CNN) estcapable de détecter avec une très bonne précision la fumée et le feu dans les images RVB. De plus, cesstructures peuvent segmenter la fumée ainsi que le feu en temps réel. La richesse de la base de donnéesd'apprentissage des réseaux profonds est un élément très important permettant une bonne généralisation.Ce manuscrit présente différentes architectures profondes basées sur des réseaux convolutifs permettant dedétecter et localiser la fumée et le feu dans les images vidéo dans le domaine du visible<br>Researchers have found a strong correlation between hot summers and the frequency and intensity of forestfires. Global warming due to greenhouse gases such as carbon dioxide is increasing the temperature in someparts of the world. Fires release large amounts of greenhouse gases, causing an increase in the earth'saverage temperature, which in turn causes an increase in forest fires... Fires destroy millions of hectares offorest areas, ecosystems sheltering numerous species and have a significant cost for our societies. Theprevention and control of fires must be a priority to stop this infernal spiral.In this context, smoke detection is very important because it is the first clue of an incipient fire. Fire andespecially smoke are difficult objects to detect in visible images due to their complexity in terms of shape, colorand texture. However, deep learning coupled with video surveillance can achieve this goal. Convolutionalneural network (CNN) architecture is able to detect smoke and fire in RGB images with very good accuracy.Moreover, these structures can segment smoke as well as fire in real time. The richness of the deep networklearning database is a very important element allowing a good generalization.This manuscript presents different deep architectures based on convolutional networks to detect and localizesmoke and fire in video images in the visible domain

Cette thèse aborde le problème de la détection des feux de forêt par des outils de traitement d’images et apprentissage machine. Un incendie de forêt est un feu qui se propage sur une étendue boisée. Il peut être d'origine naturelle (dû à la foudre ou à une éruption volcanique) ou humaine. Dans le monde entier, l’impact des feux de forêts sur de nombreux aspects de notre vie quotidienne se fait de plus en plus apparente sur l’écosystème entier. De nombreuses méthodes ont montré l’efficacité pour la détection des incendies de forêt. L’originalité du présent travail réside dans la détection précoce des incendies par la détection de la fumée de forêt et la classification des régions de fumée et de non fumée à l’aide d’apprentissage profond et des outils de traitement d’image. Un ensemble de techniques de prétraitement nous a aidé à avoir une base de donnée importante (ajout du bruit aux entrées, augmentation des données) qui nous a permis après de tester la robustesse du modèle basée sur le DBN qu’on a proposé et évaluer la performance en calculant les métriques suivantes (IoU, Précision, Rappel, F1 score). Finalement, l’algorithme proposé est testé sur plusieurs images afin de valider son efficacité. Les simulations de notre algorithme ont été comparées avec celles traités dans l’état de l’art (Deep CNN, SVM…) et ont fourni de très bons résultats<br>This thesis deals with the problem of forest fire detection using image processing and machine learning tools. A forest fire is a fire that spreads over a wooded area. It can be of natural origin (due to lightning or a volcanic eruption) or human. Around the world, the impact of forest fires on many aspects of our daily lives is becoming more and more apparent on the entire ecosystem.Many methods have been shown to be effective in detecting forest fires. The originality of the present work lies in the early detection of fires through the detection of forest smoke and the classification of smoky and non-smoky regions using deep learning and image processing tools. A set of pre-processing techniques helped us to have an important database which allowed us afterwards to test the robustness of the model based on deep belief network we proposed and to evaluate the performance by calculating the following metrics (IoU, Accuracy, Recall, F1 score). Finally, the proposed algorithm is tested on several images in order to validate its efficiency. The simulations of our algorithm have been compared with those processed in the state of the art (Deep CNN, SVM...) and have provided very good results. The results of the proposed methods gave an average classification accuracy of about 96.5% for the early detection of smoke

L’évolution structurelle des bâtiments résidentiels du fait des réglementations thermiques, environnementales ainsi que du déploiement du Règlement des Produits de la Construction génère des enjeux majeurs pour les fabricants de conduit de fumée, notamment en ce qui concerne la sécurité des habitants en cas d’incendie. Deux scenarii de résistance au feu sont considérés par la règlementation européenne : celui associé au développement du feu dans la pièce où se situe le conduit et celui-ci relatif au développement du feu dans le conduit lui-même, par l’inflammation de dépôts. Dans les deux cas, le conduit ne doit pas être vecteur de propagation du feu aux pièces et aux matériaux combustibles adjacents. Dans ce contexte, la présente étude vise à caractériser les principaux transferts thermiques mis en jeu au cours des deux scenarii et de mieux comprendre la cinétique de formation, de décomposition, d’inflammation et de combustion des dépôts au sein des conduits. Pour ce faire, une démarche expérimentale et numérique a été adoptée. La partie expérimentale permet de déterminer les caractéristiques chimiques (analyses élémentaire et chimique) et thermo-physiques (densité, conductivité, effusivité et capacité thermique, porosité, pouvoir calorifique) de 24 résidus provenant d’installations réelles ou créés en laboratoire dans des conditions de combustion maîtrisées. Ces résidus sont par la suite étudiés en analyseur thermogravimétrique et au Cône Calorimètre afin de déterminer les étapes de décomposition thermique, ainsi que les propriétés d’inflammabilité et de combustibilité, en inflammation pilotée et en auto-inflammation. Une base de données conséquente de l’ensemble des propriétés est alors générée. Un four de résistance au feu (selon la norme EN 1366-13) a permis l’étude de la participation du conduit à la propagation du feu d’une pièce à une autre, à travers la mesure de champs de température, notamment au-dessus du plafond. Les essais dans ce dispositif permettent l’acquisition de données essentielles à la définition des conditions initiales et aux limites nécessaires au développement et à la validation d’un modèle numérique développé sous Fluent. Ce modèle décrit les transferts thermiques par conduction, convection et rayonnement. Il permet d’estimer le niveau de température sur la paroi extérieure du conduit de fumée au-dessus du four, requis lors des essais de déclaration de performance EI selon la norme EN 1366-13 et ce, quelle que soit la configuration du conduit (diamètre, nature…). Les résultats obtenus répondent au besoin de Poujoulat, dont l’enjeu est de disposer d’un outil expérimental et numérique de développement de conduits résistant au feu et d’une base de données relative aux dépôts afin de préconiser des conseils d’utilisation aux habitants<br>The structural evolution of residential buildings due to thermal, environmental regulations and roll out of the Construction Products Regulation generate major challenge for chimney manufacturers, in particular with regard to the safety of residents during a fire. Two fire resistance scenarios are eloquent in European Regulations: the one associated with the development of fire in the room where the chimney is located and the last reported on the development of fire in the chimney itself, by ignition of the deposits. In both cases, the chimney must not be a vector for propagating fire to adjacent rooms and combustible materials. In this context, the present study aims to characterize the main thermal transfers involved in the two scenarios and to better understand the kinetics of formation, decomposition, ignition and combustion of the deposits within the chimney. To do this, an experimental and numerical approach was adopted. The experimental part allows to determine the chemical characteristics (elemental and chemical analyzes) and thermo-physical characteristics (density, conductivity, effusivity and thermal capacity, porosity, calorific value) of 24 residues from real installations or created in laboratory under representative conditions of combustion. These residues are then studied in thermogravimetric analyzers (TGA) and Cone Calorimeters in order to determine the thermal decomposition steps as well as the flammability and combustibility properties, in cases of piloted and auto-ignition. A consequent database of the set of properties has then been generated. A fire-resistant furnace (according to EN 1366-13) allowed the study of the chimney participation in the propagation of fire from one room to another, through the measurement of temperature fields, above the ceiling. The tests allow the acquisition of data essential to the definition of the initial conditions and the limits necessary for the development and the validation of a numerical model developed under Fluent. This model describes heat transfer by conduction, convection and radiation. It makes possible to estimate the temperature level on the outer wall of the chimney above the furnace, which is required in the EI performance declaration tests according to EN 1366-13, regardless of the configuration of the chimney (diameter, materials...). The results obtained correspond to the need for Poujoulat, whose challenge is to have an experimental and numerical tool for the development of fire-resistant chimney and a database relating to deposits in order to advise the habitants

Durant la dernière décennie, les chercheurs en sécurité incendie ont montré l'importance du facteur humain, tant dans la limitation de la propagation du feu que dans la réduction du nombre de victimes et des dommages matériels. Grâce à l'informatique, des modèles de simulation du comportement humain face au feu ont été développés. En conséquence, une étude a été entreprise dans le but de développer un modèle simulant le comportement humain face à l'incendie en considérant l'influence de l'environnement intérieur en tant que facteur physique et cognitif.

Le rayonnement Térahertz, ou infrarouge lointain, couvre la bande spectrale de 100 GHz à 10 THz. Cette<br />partie du spectre électromagnétique est encore peu exploitée et a souvent été qualifiée de "gap spectral" en raison des nombreuses difficultés à émettre ce rayonnement à des puissances exploitables. Deux spectromètres dans la gamme THz ont été développés et exploités. Le premier, basé sur la spectroscopie résolue en temps, utilise des impulsions THz et permet d'obtenir un spectre de quelques GHz à 1,2 THz en quelques minutes avec une résolution de l'ordre du GHz. Le second est un spectromètre continu basé sur le photomélange avec<br />une extension spectrale de 3 THz et une pureté spectrale de 5 MHz. Après des descriptions analytiques et des caractérisations expérimentales des dispositifs, nous nous sommes intéressés à l'étude, à la surveillance et à la détection des polluants atmosphériques dans l'infrarouge lointain en exploitant les deux instruments pour l'analyse de la fumée de cigarette qui représente un excellent exemple de milieu hostile. Cette étude révèle la présence d'acide cyanhydrique (HCN), de monoxyde de carbone (CO), et de formaldéhyde (H2CO). Les concentrations de ces espèces ont été déduites des formes de raies puis confirmées et comparées à des<br />mesures par méthodes chimiques. La partie fondamentale de ce travail est d'étudier la réponse d'un gaz suite à une excitation subpicoseconde : les signaux de précession libre dans le sulfure de carbonyle (OCS) qui consiste en une série d'impulsions transitoires. Un modèle théorique permet d'interpréter classiquement ces impulsions réémises. La décroissance quasi exponentielle des impulsions transitoires est liée à la largeur de raie des transitions de rotation et les informations d'anharmonicité sont observées sur les formes de ces<br />impulsions qui sont principalement dues à la propagation, à la dispersion et à la distorsion centrifuge.

Le rayonnement Térahertz, ou infrarouge lointain, couvre la bande spectrale de 100 GHz à 10 THz. Cette partie du spectre électromagnétique est encore peu exploitée et a souvent été qualifiée de " gap spectral " en raison des nombreuses difficultés à émettre ce rayonnement à des puissances exploitables. Deux spectromètres dans la gamme THz ont été développés et exploités. Le premier utilise des impulsions THz basé sur la spectroscopie résolue en temps et permet d'obtenir un spectre de quelques GHz à 1,2 THz en quelques minutes avec une résolution de l'ordre du GHz. Le second est un spectromètre continu basé sur le photomélange avec une extension spectrale de 3 THz et une pureté spectrale de 5 MHz. Après des descriptions analytiques et des caractérisations expérimentales des dispositifs, nous nous sommes intéressés à l'étude, à la surveillance et à la détection des polluants atmosphériques dans l'infrarouge lointain en exploitant les deux instruments pour l'analyse de la fumée de cigarette qui représente un excellent exemple de milieu hostile. Cette étude révèle la présence d'acide cyanhydrique (HCN), de monoxyde de carbone (CO), et de formaldéhyde (H2CO). Les concentrations de ces espèces ont été déduites des formes de raies puis confirmées et comparées à des mesures par méthodes chimiques. La partie fondamentale de ce travail est d'étudier la réponse d'un gaz suite à une excitation subpicoseconde : les mouvements de précession libre dans le sulfure de carbonyle (OCS) qui consiste en série d'impulsions transitoires. Un modèle théorique permet d'interpréter classiquement ces impulsions réémises. La décroissance quasi exponentielle des impulsions transitoires est liée à la largeur de raie des transitions de rotation et les informations d'anharmonicité sont observées sur les formes de ces impulsions qui sont principalement dues à la propagation, à la dispersion et à la distorsion centrifuge<br>Terahertz or Far Infrared radiation extends from 100 GHz to 10 THz. This frequency range was considered to be a “spectral gap” due to the considerable technological difficulties in producing a tunable source with reasonable emission powers. Two THz spectrometers have been developed and exploited. The first uses THz pulses and is based on Time Domain Spectroscopy. It is capable of providing a spectrum which extends from few GHz to 1,2 THz within few minutes and has a spectral resolution in the order of few GHz. The second instrument generates continous wave THz photomixing and can reach up to 3 THz with a spectral purity of 5 MHz. After presenting the analytical descriptions and experimentally characterizations of the instruments, we focus on the monitoring and detection of atmospheric pollutants, illustrated by the analysis of cigarette smoke which represents an example of hostile medium. This study reveals the presences of the hydrogen cyanide (HCN), carbon monoxideee (CO) and formaldehyde (H2CO) and allows their concentrations to be measured. This analysis is verified by comparison with standard chemichal methods. The fundamental part of this work is the study of the gas response after a subpicosecond excitation : the free induction decay of carbonyl sulphide that consists of a series of uniformly spaced subpicosecond commensurate transients. A theoretical model is used to understand the classical phenomena. The quasi exponential decrease of the reemitted pulses is linked to the spectral with of the rotational transition while the anharmonicity influences the pulse shape due to the propagation, dispersion and centrifugal distorsion

Le présent mémoire porte sur l'animation passive de phénomènes naturels. L'animation est dite passive lorsque qu'elle [i.e. lorsqu'elle] est directe et sans contrôle ou sans dynamique inverse. En particulier, le type de phénomènes naturels traités est celui des phénomènes gazeux et plus précisément, ceux modélisés par un fluide à phase unique. Tout d'abord, le domaine de l'animation de fluide synthétisé par la simulation d'un modèle physique sera introduit ainsi que la problématique abordée.Le document comprend trois contributions abordant la problématique à différents niveaux. Dans le premier ouvrage, on retrouve une méthode permettant de résoudre les équations de Navier-Stokes en une seule itération sur le GPU (Graphical Processing Unit). La méthode est si simple qu'elle a pu être implémentée en moins d'une journée de travail dans Fx-Composer (vidéo : http: //www.youtube.com/watch?v=PScfTOKbSpU). En plus d'être extrêmement rapide sur le GPU, cette méthode rend l'animation de fluide beaucoup plus accessible et peut être utilisée à différentes fins : l'initiation à l'animation de fluide à l'aide d'une méthode simple à implémenter ou l'ajout rapide d'effets visuels dans un jeu vidéo ou autre application interactive. La deuxième contribution aborde le problème au niveau de la visualisation du fluide. On y retrouve l'élaboration d'une méthode explicite et inconditionnellement stable pour la résolution numérique de l'équation de convection-diffusion utilisée pour simuler la densité d'un gaz qui à la fois est diffusé et transporté dans le domaine par un champ de vecteurs-vitesse, qui dans notre cas représente le mouvement d'un fluide.Le troisième article aborde le problème au niveau de la complexité calculatoire et réduit l'animation 3D de feu à une utilisation 2D strictement en espace-écran. La complexité d'une animation en espace-écran est constante pour une résolution d'image donnée puisque les calculs se font uniquement sur les pixels de l'écran (ou une sur une sous-résolution de ceux-ci).

La surveillance de scènes dynamiques est généralement abordée selon deux axes : la protection des biens et des personnes (surveillance de déplacements d'objets) et la protection incendie (surveillance feu). Même si ces deux domaines d'application présentent des thématiques communes, ils sont généralement traités séparément en raison de l'exploitation de deux phénomènes à partir d'une approche mono-technologie : une caméra noir et blanc courante, non stabilisée en température et exploitée dans le domaine spectral proche infrarouge. De plus, ces phénomènes sont à surveiller dans une scènes d'intérieur soumise à des fluctuations notables de la température ambiante (cas d'applications aéronautiques et spatiales). Notre contribution principale concerne la détection et la mesure couplée de phénomènes dimensionnels (déplacements d'objets) et thermiques (points chauds et flammes) à des température inférieures à 1000°C avec une caméra CCD non stabilisée en température. Pour cela, nous avons pris en compte la température de dérive du détecteur dans le modèle sténopé, utilisé pour la mesure de déplacement, et dans le modèle radiométrique, nécessaire pour relier l'intensité de l'image à la température du phénomène. A partir de cette mesure couplée de température et de déplacements, nous avons ensuite développé une méthode d'estimation robuste afin de prévenir au plus tôt l'apparition d'anomalies dans la scène. L'originalité de la méthode proposée est un mécanisme de détection de changements abrupts et sporadiques dans l'évolution des phénomènes régie par différents modèles non linéaires. Les résultats de cette thèse ont été validés dans une application de surveillance de soutes d'avion, première expérience embarquée de détection des feux et de déplacements de charges. La validation selon des normes internationales en application dans le transport aérien fait du dispositif développé un système de détection générique exploitable dans d'autres applications.

Un des objectifs a consisté à développer une étude systématique des caractéristiques d'allumage, depropagation et de combustion massique de combustibles liquides. La ré-inflammation des fumées riches estplus spécialement pris en compte. La recherche porte essentiellement sur les propriétés des feux dans uneenceinte avec ventilation contrôlée, sous ventilée. Les facteurs dominants à la ré-inflammation des fuméesriches est la quantité minimale d'hydrocarbures totaux et la température. Grâce à la Simulation Numériquedes Grandes Echelles, nous sommes allés à un niveau de détail permettant de prendre en compte l'influencede la ventilation sur la propagation de la flamme en milieu confiné. Les modèles numériques permet deprévoir les aspects aussi bien chimiques de la combustion (pyrolyse du combustible liquide, réaction dans laflamme), que thermodynamiques (transfert de chaleur et de masse flamme-liquide). L'enjeu est de concevoirun modèle de feu encore plus général, capable de traiter aussi les feux à grande échelle. Ce type de modèleest consacré à la mise en équations du problème et à la faisabilité d'une simulation numérique complexe.Les résultats obtenus sur les feux sur-ventilés sont en accord avec les résultats expérimentaux. Outre lesdifficultés théoriques de ce type de problème, il faut ajouter les difficultés pratiques liées à la durée trèsimportante des simulations sur ordinateur, et le coût de calcul élevé.

Depuis des années, les marchés des résines polyester insaturées (UP) et des composites sont en pleine expansion. En effet, grâce à la versatilité de leurs structures chimiques, les résines UP offrent un éventail de propriétés physico-chimiques et mécaniques pour le matériau final. Ces caractéristiques ainsi que leur bon rapport performance / prix expliquent l’engouement des industriels pour leur utilisation dans les composites et « gels coat » dans les domaines du bâtiment et du transport. Cependant, ces résines sont inflammables et présentent donc un risque pour leurs utilisations dans les domaines d’application accueillant des personnes. Les réglementations européennes imposent par conséquent une amélioration des propriétés feu/fumées de ces résines. La norme européenne EN45545-2 entrée en application en 2018 a pour but d’unifier les différentes normes nationales et de diminuer le risque d’incendie dans les transports ferroviaires. Les résines UP halogénées actuellement sur le marché produisent des quantités de fumées opaques et toxiques importantes. Les objectifs de ces travaux ont donc été de synthétiser et/ou d’additiver de nouvelles résines UP non halogénées et fluides possédant une tenue au feu comparable à celle des résines halogénées. La combinaison de résines UP modifiées et de retardateur de flamme (RF) additifs a été étudiée et optimisée. L’utilisation à la fois d’un RF réactif et d’un RF additif possédant un effet de synergie a permis de répondre au cahier de charges défini par le partenaire industriel. Cette résine a permis d’améliorer les performances feu/fumées du matériau composite sans impacter ses propriétés physico-chimiques et mécaniques<br>For many years, unsaturated polyester (UP) resins and composites markets are growing. Indeed, the wide range of UP resins gives a large physico-chemical and mechanical properties to composites. These properties and the good performance / price ratio explain the market growth of these resins in industrial applications like composites or gel coats for transportation and construction. However, UP resin exhibit low flammability and the enhancement of their fire behaviour is needed to meet the legislation and to protect goods and people. Since 2018, the European legislation for fire protection used in railway applications (EN45545-2) has strengthened and been harmonized. Smoke opacity and toxicity are the main issue of halogenated unsaturated polyester resins currently used on this market. The aims of this study were thus to develop and formulate new halogen-free and low viscosity UP resins presenting good flame retardant properties. A synergist mixture of reactive and additive flame retardants (FR) was found to be the solution to substitute brominated UP resins and meet the industrial specifications. Finally, the use of such a resin enables developing flame retardant composites without affecting their physico-chemical and mechanical properties