Caractéristique de la qualité de l’air ambiant les drones repoussent les limites

 

 

 

 

 

Patrick Chatelle

DroneXperts

 

 

 

 

Danielle Richoz

MDDELCC-CEAEQ

 

 

 

 

Contexte

Le recours aux aéronefs sans pilote1 ou drones est de plus en plus répandu, qu’il s’agisse d’usages industriels ou personnels. Tellement, que Transports Canada a dû intervenir pour réglementer leur utilisation de façon à protéger la sécurité du public et l'espace aérien. La tendance ne devrait pas se résorber. Au contraire, des enjeux importants liés à la qualité de l’air, notamment sur la santé et l’environnement, font en sorte que le besoin de systèmes embarqués sur drones pour la caractérisation et le suivi de la qualité de l’air ambiant est bien réel.

Le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) en collaboration avec ses partenaires DroneXperts et le Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec (CEAEQ) ont uni leurs forces dans le cadre d’un projet R-D pour de concevoir, fabriquer et mettre à l’essai un système novateur appelé  DronAIR. Ce système permet le prélèvement d’air ambiant et la mesure des principaux contaminants atmosphériques sur des sites où il est difficile d’accéder à l’aide de méthodes conventionnelles, tels que certaines cheminées industrielles sans accès sécuritaire, des évents de réservoirs, des surfaces de bassins non couverts, des panaches de fumée lors d’accidents ou d’incendies majeurs.

 

 

Innovation

La technologie des drones répond actuellement à plusieurs besoins de l’industrie qui nécessitent des solutions rapides, sécuritaires, économiques, fiables et flexibles. 

 

Le projet DronAIR  a été mis en œuvre en 2016. L’objectif était d’intégrer les principales méthodes de référence utilisées pour la caractérisation de la qualité de l’air dans un module conçu pour être embarqué sur un drone de type commercial. Ainsi, le module DronAIR comprend un canister (1,4 litres) pour l’échantillonnage des composés organiques volatils (COV) selon la méthode US EPA TO-152, un système permettant la concentration des COV sur des tubes d’adsorbants à l’aide d’une pompe contrôlée à distance selon la méthode US EPA TO-173, ainsi qu’un système de prélèvement d’air de type « poumon » de 5 litres pour l’analyse des odeurs selon la méthode EN 13725(2003)4. Il comprend également un système d’aide à la décision composé d’une caméra pouvant être intégrée à n’importe quel système portable de mesure en continu (SMEC) de moins de 1 kg disponible sur le marché. Le module DronAIR est intégré sur une nacelle légère en aluminium conçue et fabriquée grâce à la technologie de l’impression 3D métallique. Le tout est finalement monté sur un drone hexacoptère DJI modèle M600 Pro. 
 

Mise à l’essai

Des essais de performance ont été réalisés en milieu contrôlé (Complexe de Soccer Chauveau, Québec) de même qu’en milieu industriel (Incinérateur de la Ville de Québec) en janvier et février 2018. Deux types de SMEC portables ont été utilisés, soit un analyseur ppbRAE 3000 pour la mesure en temps réel de COV et un détecteur 4 gaz (CO, CO2, O2, H2S) de marque Honeywell Analytics modèle Phd 6. En plus de mettre à l’essai les systèmes d’échantillonnage, ces travaux ont notamment permis de démontrer la capacité de charge de même que la stabilité et la robustesse du DJI M600 Pro pour ce type d’application.  
 

Résultats prometteurs

L’analyse des échantillons d’air prélevés (COV) a permis de vérifier l’efficacité des différents systèmes l’échantillonnage par drone en conditions réelles.  Même si d’autres tests sont prévus afin de valider les avantages de même que les limites du DronAIR, le prototype développé en collaboration avec les partenaires peut d’ores et déjà être utilisé pour la caractérisation de l’air ambiant des sites difficiles d’accès.   

Perspectives et évolution

Les possibilités qu’offrent aujourd’hui les drones pour des applications commerciales et industrielles sont déjà nombreuses (relevé topographique, suivi de chantier, cartographie, inspection, surveillance, calcul d’inventaire, sécurité publique, agriculture de précision, foresterie, etc.).  Le DronAIR constitue une nouvelle application environnementale destinée à évoluer avec les technologies de drones (capacité de charge, autonomie de vol, accessibilité, nouveaux senseurs, etc.). La capacité de recueillir des informations sur la qualité de l’air jusqu’ici inaccessibles, de même que les cobénéfices en matière de protection de la santé et sécurité des préposés à l’échantillonage d’air rendent d’autant plus pertinents les efforts de recherche et de développement dans ce secteur. 

Ce projet a été rendu possible grâce au financement du programme « Passeport innovation » du Ministère de l’Économie, de la Science et de l’Innovation.

 

Pour plus de détails concernant le DronAIR, vous pouvez contacter : 

nicolas.turgeon@criq.qc.ca ou encore patrick.chatelle@dronexperts.com