Contribution à la métrologie des feux de forêts : couplage de données thermiques et de données optiques

Fire forest metrology : coupling of thermal and optical data

• Auteur / Autrice : Steve Rudz
• Direction : Olivier Séro-Guillaume, Khaled Chetehouna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 29/09/2011
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Energies et Mécanique Théorique et Appliquée
• Jury : Président / Présidente : Alain Degiovanni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Séro-Guillaume, Khaled Chetehouna, Alain Degiovanni, Bernard Porterie, Christine Mounaïm-Rousselle, Jean-Pierre Garo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bernard Porterie, Christine Mounaïm-Rousselle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Forêts -- Incendies

Mots clés libres

Modèle de flamme simplifié

Méthodologie thermique

Méthodologie optique

Couplage

Méthode inverse

Traitement d'image

Simplified flame model

Radiative thermal methodology

Image processing approach coupling

Inverse method

Résumé

L'objectif de cette thèse a été de mettre au point un capteur dédié à la métrologie des feux de forêts. Ce capteur mesure le flux thermique émit par la flamme car c'est le seul paramètre global mesurable. Le modèle de flamme mince qui lui est associé permet d'obtenir une information riche (flux volumique, positions avant ou arrière du front de flamme, longueur de flamme). Ce capteur a été prévu pour servir comme un outil de calibration et de validation du modèle de propagation présenté au chapitre 1. Cependant la calibration requiert la minimisation de l’écart entre le flux thermique mesuré et calculé, elle fait donc intervenir la position du front de flamme, ce qui ajoute beaucoup de paramètres à la fonction objectif. Mon travail dans cette thèse a été de remédier à ce problème en ajoutant au système de mesure une partie optique. Les données optiques obtenues à l'aide d'une caméra visuelle ont permis d'extraire le contour au sol de la flamme et d'en déduire sa position. Le système développé dans ce travail est unique et représente l’unité d’un réseau de capteurs pour la métrologie des feux de végétation, ou des feux à grande échelle.

The main purpose of this thesis is to design a sensor for forest fire metrology. This sensor measures the radiative heat flux emitted by the flame because it is the only global accessible. The thin flame model associated provides useful information (volume heat flux, forward and backward fire front positions, flame length…). This sensor has been designed to calibrate and validate a fire propagation model presented in chapter 1. Nevertheless, the calibration process requires the minimization of the gap between the measured and the computed heat flux, so fire front positions are involved which leads to add a lot of parameters to the objective function. My work was to solve this problem by incorporating optical measurements. Optical data obtained through a visual camera allow to extract fire front positions. The sensor developed in this work is unique and is the unit of a sensor network for forest fire metrology.