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Sur les infrastructures critiques, le niveau de serrage des écrous va pouvoir être surveillé sans fil à distance

Publié le 27 novembre 2020 à 09:30 par Pierrick Arlot        Objet de la semaine

Fraunhofer Smart Screw

Rien de pire pour la sécurité qu’un écrou mal serré, ou desserré, à des points de connexion critiques d’un assemblage très sollicité comme peuvent l’être un pont, un échafaudage ou un manège forain. De fortes charges thermiques ou physiques sur des éléments porteurs peuvent alors générer des conséquences graves et potentiellement fatales. Dans d’autres domaines, une baisse de la force de serrage d'un assemblage vissé peut mettre en danger la sécurité de fonctionnement de toute une usine ou mettre à l'arrêt une installation de production entière.

Afin qu'une telle situation puisse être évitée à coup sûr, le centre de recherche IoT-Comms du laboratoire Fraunhofer CCIT (Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies) a développé une connexion à vis intelligente qui pourra permettre une surveillance sans fil et autoalimentée. Dans l’approche retenue, un capteur à couche mince mesure les effets de force sur le raccord vissé ainsi que les changements de température ambiante sur le site même de l’'installation. L’écrou est alors en mesure de transmettre régulièrement les données de serrage via le protocole sans fil standardisé Mioty à des fins de surveillance. L'objectif du laboratoire allemand est de mettre en œuvre une approche autonome pour la surveillance permanente à long terme des structures telles que les ponts, les échafaudages et les centrales éoliennes, même à des endroits ou dans des zones difficiles à atteindre.

Dans le détail, le système de détection à couche mince piézorésistive repose sur la technologie DiaForce développée par le laboratoire Fraunhofer IST (Institute for Surface Engineering and Thin Films) et permet de déterminer la force de serrage du raccord vissé et la température sur le site d'installation. La structure du capteur enregistre les effets de pression et les changements de température car ceux-ci modifient sa résistance électrique. Un changement de pression signifie donc que l’écrou s’est desserré. La mesure de la température ambiante est également importante car, trop élevée, elle peut affecter les données du capteur.

En utilisant la technologie de transmission sans fil longue portée et basse consommation Mioty développée par l'institut Fraunhofer IIS (Institute for Integrated Circuits) (lire notre article sur cette technologie ici), le système de détection transmet alors régulièrement ces informations à une entité de surveillance connectée au cloud. Et ce avec une sécurité de transmission élevée sur une portée de plusieurs kilomètres. De plus, avant l'assemblage, les écrous sont configurés dans l'unité de programmation inviolable FunkeyBox, développée par l'institut Fraunhofer AISEC (Applied and Integrity Security). Chaque écrou reçoit donc sa propre clé, qui chiffre les données de leurs capteurs et les protège ainsi contre les attaques malveillantes lors de la transmission vers la station de base ou le back-end, assure le laboratoire de recherche.

Autre innovation, le raccord vissé ne nécessite pas d’alimentation externe et ce grâce à une technologie de récupération ambiante développée par l’institut Fraunhofer IIS. À l'intérieur de l'assemblage se trouve en effet un thermogénérateur qui produit de l'énergie électrique à partir des plus petits effets de chauffage au niveau de la connexion à vis. Mais le capteur et l'émetteur radio peuvent aussi être alimentés par une cellule solaire ou une pile, précise le laboratoire de recherche allemand.

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