Vision industrielle et protection des oiseaux en voie de disparition

Les réglementations de plus en plus strictes en matière de protection des espèces imposent l'arrêt des éoliennes lorsque les espèces d'oiseaux protégées s'en approchent. Grâce à l'intelligence artificielle et aux composants de la société STEMMER IMAGING, un système de vision industrielle de la société phil-vision empêche les oiseaux de se heurter aux éoliennes tout en minimisant les coûts liés aux temps d'arrêt du système.

Les réglementations de protection des espèces se sont considérablement renforcées ces dernières années dans le domaine de la construction et de l'exploitation des éoliennes. Ainsi, il convient généralement de mettre à l'arrêt les éoliennes à proximité desquelles vivent des espèces d'oiseaux sensibles dans un certain rayon, et ce, pendant quelques jours au cours de travaux agricoles sur place – par ex. labourage, battage ou fauchage. Les oiseaux courent alors un grave danger étant donné qu'ils passent plus de temps dans les champs à la recherche de nourriture.

Si des oiseaux protégés nichent à proximité d’éoliennes, celles-ci ne peuvent être exploitées que dans une certaine mesure. Aussi les arrêts d'une journée complète pendant la période de reproduction (par ex. de mars à août) constituent-ils de plus en plus une véritable condition pour la délivrance de permis. Néanmoins, chaque jour passé sans qu'une éolienne ne produise d'électricité entraîne une perte d'efficacité de l'installation.

Malgré la volonté politique actuelle de privilégier l'utilisation des énergies renouvelables par rapport aux combustibles fossiles, la construction d'éoliennes a subi un grand ralentissement, notamment en raison des réglementations de protection des espèces.

Il est maintenant nécessaire de résoudre ce problème grâce à la vision industrielle et à l'intelligence artificielle en tenant compte, d'une part, de la rentabilité pour les exploitants de parcs éoliens et, d'autre part, des besoins des espèces protégées.

En collaboration avec phil-vision GmbH, la société Bürgerwindpark Hohenlohe GmbH développe actuellement un système permettant de reconnaître et de localiser les grands rapaces et de suivre leur trajectoire, afin d'éviter des temps d'arrêt longs et coûteux au cours desquels aucun animal n'est en danger. L'objectif consiste à mettre les éoliennes à l'arrêt de manière ciblée et uniquement lorsque les oiseaux protégés se trouvent en deçà d'une certaine distance.

Tâche complexe

Le fondateur de phil-vision, Gregor Philipiak, estime que la reconnaissance des oiseaux et leur classification comme espèces protégées sont des tâches extrêmement complexes : « La faune varie d'un endroit à l'autre, c'est pourquoi il est nécessaire d'élaborer des concepts de protection spécifiques pour chaque emplacement d'éolienne. Nous définissons donc les exigences spécifiques dans un premier système de surveillance et concevons ensuite le système cible en fonction de chaque installation. »

Selon Gregor Philipiak, les résultats obtenus jusqu'à présent sont prometteurs : « À ce jour, nous avons installé une dizaine de systèmes de test. Un tel système se compose de six caméras couleur industrielles d'une résolution de 6 ou 20 mégapixels fixées dans des boîtiers de protection résistants aux intempéries sur la tour d'une éolienne et conçues pour prendre des photos afin de surveiller l'espace aérien alentours. »

Des objectifs grand angle spéciaux sont utilisés pour photographier toute la zone dans une vue panoramique à 360°, ce qui permet d’obtenir des champs images aussi larges.

Des centaines de milliers d'images

L'analyse des images enregistrées et la reconnaissance précise des oiseaux en voie de disparition constituent le véritable défi de cette application, comme l’explique Gregor Philipiak : « Notre système est basé sur des processus de deep learning ; la phase d'apprentissage requiert près de 400 000 images d'oiseaux de différentes espèces, à différentes distances et avec différentes positions de vol. À cela s'ajoutent environ 100 000 autres clichés (par instance négative) notamment d’insectes, d’avions ou d’hélicoptères, ainsi que des photos prises en tenant compte des spécificités locales. »

À partir de ces nombreuses images d’apprentissage, un puissant système de développement crée automatiquement un arbre de décision et un classificateur sur la base duquel la différenciation sera effectuée lors de la phase opérationnelle.

« Les méthodes d'apprentissage profond nous permettent de concevoir un système intelligent qui détecte automatiquement les animaux en question dans une grande variété d’environnements et de conditions et qui les différencie d'autres objets similaires comme des avions ou des mouches », explique Gregor Philipiak.

Le système phil-vision fonctionne en deux étapes et avec des résolutions différentes afin d'optimiser le processus : des caméras de 6 mégapixels permettent de détecter tous les objets en mouvement. Le passage à des caméras d'une résolution de 20 mégapixels permet d'identifier ces objets avec une plus grande précision.

Le système détermine ainsi si un objet détecté est un oiseau et si celui-ci fait partie d’une espèce protégée. Le programme suit les trajectoires des oiseaux protégés jusqu'à ce qu'ils ne soient plus détectables et ne compromettent donc plus l’exploitation de l'éolienne.

Dès qu'un oiseau protégé se trouve en deçà de la distance minimale spécifiée par rapport à l'éolienne, un signal est transmis à son système de commande pour que celle-ci ralentisse au bon moment.

www.stemmer-imaging.com

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