L’état des ponts peut être surveillé par de simples smartphones
Les données de vibrations enregistrées par les smartphones d’automobilistes peuvent suffire à suivre l’évolution du comportement d’un pont routier. Et donc à anticiper problèmes et réparations nécessaires.
Le Golden Gate Bridge à San Francisco, le 7 octobre 2022.
Pour contrôler la structure d’un pont routier, l’apparition d’éventuels défauts, le comportement des piles ou du tablier au fil du temps, vous pouvez barder l’ouvrage de 240 capteurs… ou utiliser deux smartphones. C’est la conclusion d’une expérimentation du Senseable City Lab du Massachusetts Institute of Technology (Etats-Unis), mené sur le Golden Gate Bridge, à San Francisco, et un pont autoroutier du sud-est de l’agglomération de Rome (Italie). L’article de recherche est paru début novembre 2022 dans Communications Engineering.
L’équipe montre en effet qu’il est possible de remplacer les capteurs fixes destinés à remonter les données sur les propriétés physiques d’un pont (torsion, déplacement, désaxage…), dans une optique de maintenance et de prévention, par de classiques smartphones embarqués en voiture, grâce aux capteurs comme l’accéléromètre, le gyroscope, le GPS, que contient déjà un tel appareil.
Maintenance prédictive par des automobilistes
Les données de vibration sont enregistrées au passage du véhicule sur le pont. Et cette nouvelle méthode s’avère tout aussi fiable que l’approche traditionnelle. Mais bien moins coûteuse. Les chercheurs vont même plus loin : si on multiplie la collecte de données via des smartphones en multipliant les utilisateurs lambda, la maintenance prédictive n’en deviendra que plus performante.
Concrètement, les chercheurs ont fait 102 trajets sur le pont du Golden Gate, équipés d’un iPhone 5 et d’un iPhone 6 posés sur la plage avant, avec l’application Sensor Play téléchargée et activée. Ils contrôlaient ainsi la collecte de données. Mais ils en ont aussi récupéré à partir de trajets sur lesquels ils n’ont pas eu la main, à savoir 72 passages effectués par des chauffeurs Uber. Cela correspond à 37 véhicules et 19 modèles de smartphones différents. Ces conducteurs, en outre, ne respectaient pas toujours la vitesse limite et n’avaient de toute façon pas la même manière de conduire que les chercheurs.
Mais ces derniers ont estimé que le célèbre pont suspendu californien, long de 1280 mètres, était une structure trop atypique pour que l’on puisse conclure d’emblée que la méthode de captation des vibrations pouvait être transposée. D’où le choix de faire l’expérience à Ciampino, en Italie, sur un pont en béton de 28 mètres sur un échangeur de l’E80.
Un taux d’erreur faible
Cette fois, les vibrations ont été enregistrées via une application Android développée par les chercheurs pour les employés de la maintenance des routes. Ce sont ces derniers qui ont effectués les 250 trajets sur le pont dont sont issus les données de vibrations ; les conditions de la collecte n’étaient donc qu’en partie contrôlées.
Au final, la différence entre les valeurs mesurées par les smartphones et celles venues des capteurs fixes sur les ponts s’avèrent faibles pour l’essentiel et rend la technique des chercheurs très fiable. Concernant le pont du Golden Gate, l’équipe estime même qu’un nombre de jeux de données collectées par smartphones situé entre 10 et 50 suffit à obtenir des résultats avec un taux d’erreur de seulement 10%. « Une fois que le taux d’erreur est tombé en dessous de 10%, écrit-elle dans son article, ajouter 10 jeux de données tend à réduire ce taux de 1% ».
Les scientifiques insistent aussi sur le fait qu’un seul trajet en voiture sur un pont ne suffit pas pour avoir des mesures utiles mais notent qu’une centaine seulement de jeux de données issus du passage d’usagers lambda de la route, et non de chercheurs appliquant un protocole précis, produit des estimations avec un taux d’erreur inférieur à 6%.