Rozprawy doktorskie na temat „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
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
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
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
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
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 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
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
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
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

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit portent sur le mécanisme de remplissage et de vidange simultanés d’un local ventilé naturellement, pouvant éventuellement être rencontré dans des situations d’incendie. L’objectif de ce travail et d'améliorer la compréhension des phénomènes physiques dominants ce mécanisme, notamment, une fois que le régime stationnaire est établi à partir d’études théoriques et expérimentales. Le travail est divisé en deux parties. Dans la première partie, nous reformulons dans un premier temps le modèle théorique de Linden et al. (1990) dans le cadre de l’approximation de Boussinesq basé sur la modélisation du panache turbulent proposé par Morton et al. (1956). Ce modèle est par la suite étendue au cadre général non-Boussineq. Dans un second temps, nous proposons un nouveau modèle basé sur les solutions exactes du panache turbulent à partir des travaux de Michaux & Vauquelin (2008). Une campagne d’essais densimétriques réalisée à échelle réduite permet ensuite d’éprouver et valider ces modèles. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous abordons la problématique de remplissage et de vidange dans le cadre plus spécifique de l'ingénieur de la sécurité incendie (ISI) appliquée au désenfumage. Nous commençons par présenter quelques modèles de flammes panache. Ensuite, ces modèles de flammes panache sont implémenté dans un modèle de remplissage vidange et comparés aux modèles présentés dans la première partie du manuscrit. La dernière partie porte sur une campagne d'essais thermiques à l'échelle du laboratoire. Le premier modèle théorique présenté dans la première partie est confronté aux différents résultats expérimentaux
Research works presented in this thesis deals with the filling and simultaneous emptying of a naturally ventilated room subject to a continuous source of buoyancy, for example, the problem of natural ventilation of a room containing a fire. The aim of this work is to improve from a theoretical and experimental point of view the understanding of the dominant physical phenomena of this mechanism, especially once the stationary state is reached. This work is divided into two parts. In the first "academic" part, we revisit the theoretical model developed by Linden et al. (1990) under the Boussinesq approximation, based on Morton et al. (1956) turbulent plume assumption. This model is then extended in the general non-Boussinesq case and a parametric study highlights the influence of the governing parameters on which it depends. Secondly, we propose a new model based on the exact turbulent plume solutions proposed by Michaux & Vauquelin (2008). Laboratory experiments were also conducted using a light gas air-helium mixture in order to test and validate these models. In the second part of this work, we address the problem of filling and simultaneous emptying in the more specific context of fire safety engineering applied to smoke management. We begin by presenting some engineering relations for fire plumes, which we implement in a filling emptying model. A comparison is then made between these models and those presented in the first part of the manuscript. The last part deals with a fire test campaign at the laboratory scale and on full-scale. The first theoretical model presented in the first part is confronted with different experimental results

Dans les feux de compartiment, les fumées représentent un danger majeur lors de l’intervention des sapeurs-pompiers. Elles sont souvent à très hautes températures et sont surtout très mobiles. De ce fait, elles provoquent la propagation du feu et peuvent engendrer des phénomènes thermiques, imprévisibles et incontrôlables, tels que les explosions de fumées ou l’embrasement généralisé éclair. L’étude présentée se propose de contribuer à construire des méthodes et des moyens pour pallier aux manques d’informations lors de l’intervention des sapeurs-pompiers sur feux de compartiments. Il s’agit de proposer une méthode de diagnostic en temps réel afin, en particulier de détecter l’occurrence de dangers potentiels spécifiques à ces situations.Pour une approche plus rationnelle, l’incendie a été étudié comme un phénomène physique, ce qu’il est, et analysé à partir des relevés de température au cours de l’évolution du feu. La particularité de l’étude a été d’examiner ces relevés de températures comme des séries temporelles et d’étudier leurs caractéristiques à partir de deux moyennes mobiles dans le passé, soit sur un même point de mesure soit sur deux points de mesures positionnés en des endroits clés. Cette méthode a permis de montrer que l’entrecroisement des moyennes mobiles donne des informations pertinentes sur l’évolution à venir du feu et sur la possibilité de détecter l’apparition possible de phénomènes thermiques catastrophiques
In compartment fires smokes are a major danger during firemen intervention. Most of the time, they are at high temperature and they flow everywhere through many kinds of ducts, which leads to the propagation of the combustion by the creation other fires in places which may be far from the initial fire. Besides, since the appearance of the new building materials and with the heat insulations which lead to the concentration of heat during a fire, the compartments fire became even more dangerous for firefighters during their phases of attack.In the presente study we will introduce a new approach of the problem, which allows to better follow the fire behavior and especially to detect the dangers that may appear and endanger firefighters. This approach consists in a mathematical analysis based on the comparison of moving averages, calculated on the temperature recordings of the smokes. As a consequence, this method may allow improving decision support in real time and therefore to improve the security and the efficiency of firefighters in their operations against that kind of fires

Chaque année en France, les feux de compartiments donnent lieu à plus de 88 000 interventions impliquant plus de 15 000 personnes dont plusieurs centaines de décès et de blessés graves. Aujourd’hui, lors de ces feux, les prises de décision et les délais d’intervention des équipes de secours sont principalement basés sur des décisions humaines, fruits de l'expérience. Une connaissance parfaite de la situation, de son évolution dans le temps et des dangers qui peuvent apparaître est impossible. C’est en partie la cause majeure des mauvais chiffres répertoriés ci-dessus. En effet, les processus physicochimiques qui régissent les feux de compartiments et les situations collatérales extrêmement réactives et dangereuses sont complexes. La transition entre un feu localisé et un feu généralisé peut prendre plusieurs formes. L'un des vecteurs les plus importants dans la propagation de la combustion pour les feux de compartiments sont les fumées, du fait de leur température élevée (souvent supérieure à 600°C) et des quantités importantes d’énergie, sous forme de chaleur, qu'elles contiennent. Malgré leur extrême dangerosité, les fumées restent importantes à étudier car elles véhiculent de précieuses informations, notamment sur l’apparition de phénomènes thermiques redoutés par les pompiers. Afin de mener cette étude, une cellule expérimentale composé de deux containers maritimes a été installée sur le site de formation incendie des sapeurs-pompiers de Seine-Maritime. Cette plateforme va permettre, grâce à un brûleur alimenté en propane, de produire des fumées chaudes dans uneconfiguration dite « feu réel ». Elles seront analysées en partie grâce à une technique de mesure non intrusive, la PIV. Les mesures par PIV grands champs seront comparées à des simulations LES de l’expérience (FDS). La double compétence (numérique / expérimentale) est essentielle dans ce type d’étude où les données expérimentales souffrent d’un manque de résolution (spatiale et temporelle) mais pour autant représentent des informations nécessaires à la validation des codes
Each year in France, compartment fires result in more than 88,000 interventions involving more than 15,000 people, including several hundred deaths and serious injuries. Today, during fire compartments, the decision-making of the rescue teams is mainly based on human decisions, as a result of the accumulated experience. However, a perfect knowledge of the situation, its evolution over time and the dangers that may appear is impossible. Therefore, studying the fumes is of major interest. Indeed, smoke remains important to study because it conveys valuable information, especially on the appearance of thermal phenomena feared by firemen. In order to carry out this study, an experimental cell made up of two maritime containers was installed on the site of the Seine-Maritime fire brigade fire training. This platform will produce hot smokes in a configuration called "real fire" thanks to a propane burner. In this study, the smoke dynamics in a large scale experimental setup is analyzed using a non-intrusive measurement technique such as PIV (Particle Image Velocity). All the performed measurements are compared with LES (Large Eddy Simulation) simulations of the experiment using Fire Dynamics Simulator (FDS). The double expertise (numerical / experimental) is essential in this type of study where the experimental data suffer from a lack of resolution (spatial and temporal) but nevertheless represents an important source of information necessary for the validation of the codes

La région méditerranéenne est un des 25 points chauds de la biodiversité mondiale. Cette richesse est associée à des milieux semi-naturels façonnés par l'action de l'homme depuis des siècles, notamment par élevage extensif. Depuis la fin du 19ème siècle, la déprise rurale se traduit par l'abandon des pratiques pastorales qui conduit à la dégradation de ces milieux ouverts semi-naturels par embroussaillement et reforestation. Les conséquences de cette modification des habitats sont explorées sur une espèce endémique rare et difficile à détecter, la vipère d'Orsini (Vipera ursinii). Les travaux réalisés montrent que les populations sont fragmentées, isolées les unes des autres, et marquées par une forte structuration spatiale interne. Quatre unités évolutives distinctes sont détectées, représentant chacune une part originale et unique de la variabilité génétique de l'espèce en France dont la perte doit alors être considérée définitive. Nos résultats montrent que la distribution de l'espèce est très peu étendue par rapport aux habitats favorables disponibles. Cette différence ne résulte pas d'un biais lié à la non-détection de l'espèce ni à l'omission d'un paramètre important dans les modèles de distribution mais probablement d'une faible capacité de colonisation des sites devenus favorables après la dernière glaciation. Nous avons montré que les effets des brûlages dirigés menés par les gestionnaires pour entretenir les milieux méditerranéens sont fortement négatifs pour la survie de l'espèce. Enfin l'analyse de la gestion forestière abordée de manière théorique montre le fort potentiel des coupes forestières pour améliorer le statut des populations. Ainsi cette thèse s'est attachée à définir une démarche simple et efficace à adopter pour obtenir une évaluation rapide du statut des populations et des risques d'extinction d'une espèce rare et difficile à observer. Par ailleurs les résultats obtenus sur cette espèce sont de portée générale pour comprendre l'impact de la reforestation à la suite de l'abandon des pratiques pastorales séculaires, des changements climatiques à venir ainsi que celui des modes de gestion actuellement préconisés sur des espèces méditerranéennes à faible capacité de dispersion
The Mediterranean region is one of the 25 hotspots in the world. This biological richness is linked from centuries with human-made seminatural habitats, such as agropastoral grasslands. Since the end of the 19th century, the rural decolonization is followed by land abandonment and that conducts to alteration of seminatural grasslands by encroachment and afforestation. Consequences of this habitat alteration are investigated on a rare endemic species particularly difficult to detect, the Orsini's meadow viper (Vipera ursinii). This study shows that populations are fragmented and isolated, and have a high within spatial structure. Four distinct evolutionary units have been identified, each one representing an original and unit part of the genetic variability of the species in France, whose loss should be considered as definitive. Our results show that the species range is narrow extended compared to suitable habitats. This difference does not result from non detection bias neither missing of an important parameter in using models but rather by a low colonization ability of sites which became favourable after the last glaciation. We showed that prescribed fire effects used to maintain open grasslands are strongly unfavourable to the Orsini's meadow viper. In last, analysis of forest management with theoretical approach showed the strong potentiality of forest cuttings to population status improvement. Thus, this thesis aims to define a simple and effective method to obtain quickly an assessment of populations status and extinction risks of this rare species difficult to detect. In addition results obtained on this species are of broader inferences to understand impact of afforestation due to pastoral abandonment, near-future climatic change and management practice that are currently proposed for Mediterranean species with low dispersal rate

L'utilisation des marqueurs moléculaires est un outil d'amélioration du tabac (Nicotiana tabacum, 2n=48). Les données issues des caractérisations agronomiques et chimiques de 114 lignées recombinantes, ainsi que de la caractérisation de la fumée de cigarettes ont été étudiées. Dix huit groupes de liaisons couvrant 707 cM ont été obtenus à partir de 182 marqueurs AFLP, ISSR, SSAP et SCAR et de 2 marqueurs biologiques. Près de 47% des marqueurs sont en distorsion de ségrégation, et 23 % n'ont pas pu être cartographiés. Soixante quinze QTLs expliquant de 8 à 44 % de la variation des caractères étudiés ont été détectés. Des QTLs liés à des caractères chimiques de la feuille colocalisent avec des QTLs liés à la qualité de la fumée, suggérant l'effet pléïotropique de certains gènes. Des investigations complémentaires offriront des perspectives intéressantes en amélioration du tabac.