Solutions intelligentes pour la surveillance des structures (SHM)

La surveillance des structures (SHM), un marché en pleine croissance …

La surveillance des structures (ou Structural Health Monitoring – SHM) est un marché en pleine croissance qui devrait représenter 3 milliards de dollars d’ici 2022. Il peut être défini comme l’intégration sur des structures de solutions de mesure et de traitement de données afin d’observer leur état de santé, les rendre plus sûres en prévenant les accidents mais aussi en augmentant leur durée de vie et diminuant les coûts de maintenance en automatisant cette dernière.

Le SHM concerne la plupart des secteurs industriels tels que le génie civil (60% du marché), l’énergie, l’aérospatial, l’industrie ferroviaire…, et peut être appliqué à différents types d’infrastructures : ponts, tunnels, éoliennes, avions, rails…

Les solutions SHM sont faites à partir de capteurs, placés à différents endroits sur les structures afin de mesurer les contraintes liées à leur cycle de vie normal, à des erreurs de construction, aux conditions environnementales ou à un état de charge exceptionnel. Ces capteurs sont connectés à des systèmes de transmission de données, envoyant les mesures sur un serveur où des algorithmes statistiques seront utilisés pour détecter les anomalies et déclencher des actions de maintenance préventive. Les enjeux sont à la fois sécuritaires et économiques.

processus surveillance des structures shm

… tirant profit du développement de solutions faible consommation

Le développement du marché SHM découle d’améliorations dans tous les domaines techniques décrits précédemment avec des capteurs plus précis, des systèmes de transmission de données faible consommation avec les réseaux Sigfox et LoRa, et des algorithmes statistiques haute performance capables de gérer un volume important de données. Aujourd’hui, un grand nombre d’applications SHM utilise des capteurs à fibre optique afin de mesurer les contraintes appliquées sur une structure. Les récentes innovations en nanotechnologies appliquées aux capteurs ouvrent une alternative à ces systèmes.

Pendant de nombreuses années, les capteurs de contrainte basés sur des effets résistifs ont été principalement dominés par les jauges de contrainte métalliques et à semi-conducteur. Un de leurs inconvénients pour les applications SHM est leur forte consommation en énergie due à leur faible résistance électrique, limitée à quelques kiloohms maximum. Cela peut représenter un problème pour les applications sur batterie pour lesquelles l’accès aux systèmes de mesure est compliqué.

Des jauges de contrainte à très faible consommation pour les applications fonctionnant sur batterie

Pour dépasser cette difficulté, Nanolike a développé une nouvelle technologie de capteurs résistifs basée sur l’utilisation de nano-particules présentant des propriétés électriques innovantes. Fabriquées sur un substrat en polyimide comme les jauges de contrainte métalliques, l’utilisation de nanoparticules en tant que zone active du capteur permet d’obtenir une résistance électrique de plusieurs centaines de kiloohms, soit 100 à 1000 fois supérieure aux technologies traditionnelles. De plus, leur sensibilité est 10 fois plus élevée que celle des jauges de contrainte conventionnelles, ce qui en fait de bons candidats pour la détection de petites contraintes et la conception de systèmes SHM haute performance. Leur zone active miniature (~0.1mm²) est aussi un avantage particulièrement intéressant pour réaliser des cartographies de contrainte avec un maillage fin.

avantages nano jauges de contrainte pour shm

Pour bénéficier des nouvelles possibilités offertes par les nouveaux réseaux de communication tels que Sigfox et LoRa, Nanolike a développé, conjointement avec INTESENS, une solution SHM utilisant les nanojauges de contrainte à faible consommation et IDIAG, une solution autonome et connectée dédiée aux applications industrielles. Les mesures faites par cette solution sont ensuite affichées sur une interface web qui peut être utilisée pour traiter les données et configurer des alertes mail ou SMS.

Nanolike offre cette solution aux entreprises souhaitant mieux connaitre leurs installations afin de les rendre plus sûres et plus rentables.

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