La solution SmartSheetPile aide les gestionnaires d’infrastructures à minimiser les arrêts, en veillant à ce que les équipements restent opérationnels et accessibles quand on en a le plus besoin. Grâce à ses capacités étendues, le système permet également d’instaurer une maintenance préventive et prédictive, en traitant de manière proactive les problèmes potentiels avant qu'ils ne deviennent inévitables.
En associant des capteurs à des algorithmes avancés d’analyse de données, SmartSheetPile recueille des informations cruciales concernant la surveillance et la préservation de l'intégrité de l'infrastructure.
Cela inclut des paramètres, tels que la corrosion, les fluctuations du niveau d'eau, la déformation, l'inclinaison, la contrainte, etc. Ces données sont ensuite transmises à une plateforme basée sur le cloud, où elles peuvent s’intégrer au développement d'un jumeau numérique de l'infrastructure surveillée.
En outre, lorsqu'ils sont associés à des sources de données externes telles que des informations satellitaires, les algorithmes basés sur l'IA peuvent prédire des problèmes opérationnels ou environnementaux imminents et déclencher des alertes au moment opportun.

UN SYSTÈME DE SURVEILLANCE DE L'ÉTAT DES INFRASTRUCTURES

Le récent rapport*, publié par le groupe de travail de l'AIPCN (Association mondiale des gestionnaires et ingénieurs pour les infrastructures de transport par voie d'eau) sur la surveillance de l'état
des structures portuaires et des voies navigables, souligne l'importance de la mise en oeuvre de systèmes efficaces de surveillance de l'état des structures.
Ce rapport a souligné la nécessité de solutions complètes et intégrées pour le suivi de la santé structurelle des infrastructures portuaires et a recommandé l'utilisation de technologies avancées et d'approches axées sur les données.
L'objectif premier d'un programme efficace de surveillance de l'état des structures peut être résumé en
4 questions-clés :
1. y a-t-il des dommages ?
2. quelle est la localisation exacte du dommage ?
3. quelle est l'étendue des dommages ?
4. quelle est la durée de vie restante de la structure avant que des problèmes de sécurité ne se posent ?
La solution SmartSheetPile permet d’atteindre les objectifs-clés décrits dans ce rapport, notamment la surveillance continue, la détection précoce des problèmes structurels et la maintenance prédictive. Par exemple, les niveaux de corrosion peuvent être surveillés et analysés en permanence, ce qui permet
d'intervenir et d'effectuer des travaux de maintenance en temps voulu pour réduire les dommages.
En outre, SmartSheetPile ouvre la voie à la transformation numérique en intégrant les données collectées de manière transparente dans le jumeau numérique de la structure. Les parties prenantes
disposent ainsi d'une vue multi-dimensionnelle des performances de la structure et de ses interactions avec l'environnement, ce qui facilite une gestion efficace des actifs.
De plus, ce système excelle à découvrir les capacités cachées et à identifier les vulnérabilités en recueillant des données précises sur l'état de la structure.
Ces données peuvent être utilisées pour optimiser l'utilisation de la structure, en libérant tout son potentiel et en améliorant par la suite le rendement du projet tout en prolongeant sa durée de vie. Par
essence, SmartSheetPile ne se contente pas de protéger l'infrastructure, mais améliore également ses performances et sa longévité pour répondre aux exigences du monde moderne.

PRINCIPES TECHNIQUES

SmartSheetPile consiste en un système modulaire combinant différents types de capteurs, des systèmes d'acquisition et de stockage de données, ainsi que le traitement et l'analyse des informations. La mise en oeuvre de cette solution commence par la sélection des capteurs nécessaires à l'analyse des paramètres sélectionnés. Un cas typique d'instrumentation pour un
mur de quai en palplanches acier comprend des capteurs de corrosion, des jauges de contrainte, inclinomètres, accéléromètres, des capteurs de pression piézoélectriques et des paramètres
environnementaux courants tels que la température.
L’emplacement des capteurs est ensuite défini en fonction des caractéristiques de la structure (longueur des palplanches, longueur du mur de quai, type de palplanches). Les capteurs sont
montés dans des boîtiers de protection spécifiques soudés aux palplanches. Les câbles reliant les capteurs au système d’acquisition passent à travers des tubes en acier pour les protéger à la fois pendant le fonçage des palplanches et pendant toute la durée de vie du produit.
Chaque palplanche peut être équipée de plusieurs capteurs, de chaque côté.
Le système d'acquisition se compose d'une unité centrale qui collecte les données des capteurs. Ils sont connectés directement à la centrale d'acquisition (dans un rayon de 30 m), ou indirectement
via des noeuds de réseau sans fil de type LoRaWAN s'ils sont situés à plus grande distance de l'unité centrale.
Les noeuds de mesure et la centrale d'acquisition sont protégés par des boîtiers conçus pour résister au rude environnement maritime.
En ce qui concerne la gestion de l'énergie, 3 solutions sont possibles : un système à très faible consommation peut être alimenté par des batteries (qui devront être remplacées au bout de
5 à 10 ans, selon le type de mesures et leur fréquence) ; un système alimenté par des batteries rechargées par des panneaux photovoltaïques ; ou enfin une alimentation électrique filaire si
un réseau électrique est disponible à proximité.
La gestion des données se fait en plusieurs étapes. Le stockage local initial et le prétraitement de base sont effectués par le système d'acquisition. Lorsqu'une quantité suffisante de données a été collectée, un bloc complet est transmis à une plateforme cloud via les réseaux mobiles ou une connexion filaire.
La communication à distance avec le système peut être établie de différentes manières, en fonction des besoins. Généralement, le système fonctionne de manière autonome et se connecte en toute sécurité à une plateforme dans le cloud pour transmettre des données de mesure et des informations sur le système.
La dernière étape consiste à analyser et à afficher les données filtrées. Les données stockées sur la plateforme cloud sont directement accessibles via un tableau de bord, avec la possibilité de configurer des alarmes pour détecter tout signal d'anomalie. Enfin, les données collectées à moyen et long
terme, ainsi que les paramètres initiaux de l'infrastructure, serviront de base à l'entraînement des modèles de jumeaux numériques pour prédire les changements structurels.

UNE AVANCÉE SIGNIFICATIVE

En conclusion, SmartSheetPile représente une avancée significative dans la gestion des infrastructures, conçue pour améliorer la sécurité, la durabilité et la performance des installations portuaires critiques. Son intégration d'une technologie de capteurs de pointe avec des analyses de données permet non seulement une surveillance en temps réel, mais donne également aux parties
prenantes les moyens de s'engager dans une maintenance proactive, une prise de décision basée sur les données et une optimisation de la longévité des actifs maritimes.
Le système apporte de la valeur en permettant la surveillance à distance en temps réel, de mettre en place une maintenance prédictive et préventive, et l’analyse des forces, des faiblesses et du potentiel de développement de l'infrastructure.
SmartSheetPile est déjà en cours avec l'exécution d'un premier projet de mur de quai fluvial, démontrant sa praticité et son impact immédiat dans le renforcement des infrastructures portuaires
vitales. En outre, ArcelorMittal participe activement à deux projets de recherche visant à développer des analyses basées sur l'IA pour les modèles de prédiction de la corrosion.
Alors que l'industrie maritime continue d'évoluer, SmartSheetPile apparaît comme un outil indispensable qui pourrait jouer un rôle central pour assurer l'avenir d'installations portuaires, tout
en évoluant continuellement grâce à la recherche et à l'application pratique.

Abir Gallala
ArcelorMittal Palplanches
* InCom WG. Health Monitoring of Port and Waterways Structures. s.l. : PIANC, 2023.