Chapitre 4 : Conception d'un système de surveillance en temps réel de l'exposition
4. Analyse et validation des données de la plateforme
Pour valider le système prototype, cette partie présente les résultats préliminaires de notre système de surveillance. Il s’agit d’une partie des locaux du Centre de Recherche en Automatique (CRAN) qui se compose de plusieurs bureaux de chercheurs de l’équipe
Chapitre 4 : Conception d’un système de surveillance en temps réel de l’exposition personnelle
97 « Systèmes de Communication Contrainte (CO2) ». Le plan de ce milieu professionnel est présenté dans la figure 4.18. Chaque pièce instrumentée est équipée par un nœud multi capteurs et une balise A750. D’autres pièces moins importantes en termes de niveau de pollution atmosphérique ou de présence des employés doivent être équipées uniquement par une balise A750. Ceci permet de diminuer le coût global de notre solution Ces zones non instrumentées ont une valeur moyenne de concentration fixe pour chaque polluant prédéterminée à l’avance. Dans ce qui suit, nous présentons les résultats expérimentaux.
Nous avons choisi d’équiper quatre microenvironnements par des nœuds multi-capteurs et des balises A750. Le reste du bâtiment est considéré comme un seul microenvironnement non instrumenté avec des concentrations de polluants fixes. Le tableau 5 montre la répartition des équipements.
Tableau 4.3: La répartition des équipements pour le scénario de test de la solution technique
Microenvironnement Surface
m2
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Espace ouvert / couloir 40 Bonne aération
Bureau 527 12 Mauvaise aération
Salle photocopieuse 6 Très mauvaise aération Salle de réunion 25 Aération moyenne
Nous avons lancé l’expérience pour la surveillance de l’exposition d’un employé pendant deux jours successifs. Dans ce cas, nous avons choisi de nous limiter à trois durées d’exposition λ à savoir 30 minutes, 2 heures et 8 heures. Les nœuds multi-capteurs intègrent chacun un capteur de formaldéhyde, un capteur de CO2 et un capteur de température et d’humidité. Le tableau 6 résume la configuration du système.
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98 Tableau 4.4: Configuration du système de surveillance pour le scénario de test de la solution technique
Polluant λ ETWAi Limite β γ
Formaldéhyde
30 minutes 100 μg.m-3 10 minutes 1 minute 2 heures 50 μg.m-3 10 minutes 1 minute 8 heures 33 μg.m-3 10 minutes 1 minute
CO2
30 minutes 1000 ppm 10 minutes 1 minute 2 heures 1100 ppm 10 minutes 1 minute 8 heures 1300 ppm 10 minutes 1 minute
Nous avons choisi de fixer la concentration de Formaldéhyde à 150 μg.m-3 et celle de CO2 à 1800 ppm dans les zones non instrumentées. Ces valeurs ne correspondent pas aux valeurs moyennes réelles mais nous avons choisi des valeurs élevées pour valider le service d’alerte en provoquant une augmentation rapide de l’exposition personnelle. Les figures 19 et 20 représentent respectivement le niveau de formaldéhyde et de CO2 dans ces microenvironnements en fonction du temps. Comme nous pouvons le constater, le niveau de formaldéhyde varie entre 6 μg.m-3 et 70 μg.m-3 et les concentrations de CO2 varient entre 324 ppm et 1260 ppm dans les microenvironnements équipés par un nœud multi-capteurs. La salle photocopieuse est le microenvironnement le plus pollué à cause de sa petite surface et sa mauvaise aération durant la journée.
L’objectif de cette expérience est de valider les différents services que nous avons implanté s dans cette solution technique basée sur une approche centralisée.
- Service de localisation : Pour valider le service de localisation, nous avons fixé un scénario de déplacement d’une personne sur les deux jours. Les données de localisation fournies par le sous-système de localisation sont comparées aux emplacements prédéfinis.
- Service d’estimation de l’exposition personnelle : L’exposition personnelle moyenne pondérée dans le temps pour chaque durée λ ETWAi_λ est calculée « off-line » en se basant sur les mêmes données de mesure de concentrations de polluants. Ces valeurs nous permettent de valider ce service.
- Service d’alerte : Les alertes envoyées par le système vers le superviseur sont comparés avec les alertes reçues sur l’interface de l’application de surveillance pour chaque λ.
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Les figures 4.21 et 4.22 présentent respectivement l’exposition personnelle (concentrations de polluants liées à la personne) au Formaldéhyde « Ep_Formaldéhyde » et au CO2 « Ep_CO2 » durant les deux jours. A la fin de la première journée, la personne laisse son badge dans le microenvironnement « Bureau 527 ». Grâce à ces deux courbes et en se basant sur les concentrations de Formaldéhyde et de CO2 dans les différents microenvironnements (figures 4.19 et 4.20), nous avons validé le service de localisation. Les emplacements détectés durant les deux jours correspondent bien au scénario d’emplacement prédéfinis.
Figure 4.19 : Concentration de Formaldéhyde par microenvironnement
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100 Les figures 4.23, 4.24 et 4.25 représentent l’ETWAi au Formaldéhyde respectivement pour λ= 30 minutes, λ= 2 heures et λ= 8 heures. Les figures 4.26, 4.27 et 4.28 représentent l’ETWAi
au CO2 respectivement pour λ= 30 minutes, λ= 2 heures et λ= 8 heures. Ces estimations ont été validées en comparant ces valeurs à celles calculées « off-line ». Le service d’alerte est validé car un message d’alerte a bien été généré après chaque dépassement de seuil.
Figure 4.21: Exposition personnelle au Formaldéhyde
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101 Figure 4.23 : ETWAi au Formaldéhyde pour λ= 30 minutes
Figure 4.24 : ETW Ai au Formaldéhyde pour λ= 2 heures
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102 Figure 4.26 : ETW Ai au CO2 pour λ= 30 minutes
Figure 4.27 : ETW Ai au CO2 pour λ= 2 heures
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5. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté une solution technique basée sur une approche centralisée. Tous les nœuds multi-capteurs et les badges de localisation envoient leurs données vers un serveur central qui traite ces données pour estimer l’exposition de toutes les personnes en même temps. Un prototype a été mis en place en se basant sur des solutions matérielles déjà développées. Nous avons réalisé une interface de communication externe qui permet au capteur de Formaldéhyde de l’ICPEES de coopérer avec son environnement. Finalement, nous avons validé les services présentés dans la solution logique à l’aide d’une expérimentation réelle. Les résultats présentés dans la section 4 montrent l’efficacité de notre solution technique et de notre approche d’estimation en temps réel de l’exposition personnelle dans un milieu intérieur.
Cependant, dans cette solution nous avons utilisé l’infrastructure réseau WIFI de l’entreprise pour envoyer les données au serveur via Internet. Cela n’est pas toujours possible à cause de certaines règles de sécurité définies par l’entreprise. L’autre inconvénient de cette solution est le coût du sous-système de localisation (coût de localisation par personne) qui peut être élevé si on surveille l’exposition d’un nombre restreint de personnes (milieu professionnel avec un faible nombre d’employés). Comme le traitement est centralisé, le coût de matériel ne dépend pas directement du nombre de personnes à surveiller.
Nous proposons dans le prochain chapitre une autre solution de surveillance en temps réel de l’exposition personnelle aux polluants de l’air intérieur. Elle est basée sur une approche distribuée où le traitement se fait en local sur un badge intelligent porté par chaque employé.
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104 Bibliographie
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