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Projet SOFIA : L’intelligence artificielle pour la vision au service de la maintenance des ouvrages d’art

La France compte de nombreuses infrastructures civiles (ponts, bâtiments, réseaux…) soumises à des environnements agressifs, au vieillissement de leurs éléments ou de leurs matériaux constitutifs, à des évolutions ou à des conditions exceptionnelles d’exploitationPour évaluer l’état de conservation des ouvrages d’art, l’inspection visuelle est la plus couramment utilisée. Il s’agit cependant d’une technique très subjective car elle repose sur l’interprétation des images par les inspecteurs. Ces rapports d’inspection sont la principale source de données des gestionnaires d’ouvrages pour optimiser les plans de maintenance. Le projet SOFIA piloté par SOCOTEC en partenariat avec le CEA-List, lauréat de l’appel à projets “Ponts connectés” du CEREMA dans le cadre de France Relance, vise une rupture technologique majeure dans les outils d’inspection grâce à l’intelligence artificielle pour la vision.

Une maintenance optimisée nécessaire

On dénombre 200 000 ponts en France dont le vieillissement global a été souligné en 2019 par la Commission de l’aménagement du territoire et du développement durable du Sénat. Ces ouvrages d’art essentiels au trafic routier ont une durée de vie limitée (estimée à environ 100 ans) et leur état doit être inspecté régulièrement. Une bonne partie d’entre eux date des « Trente Glorieuses » et arrive aujourd’hui à un stade de vieillissement nécessitant de la vigilance. Les ouvrages modestes se comportent bien mais il y a aussi des ouvrages en béton armé du début du vingtième siècle qui atteignent la fin de leur durée de vie.

D’autre part, il existe encore beaucoup de ponts en maçonnerie dont certains très anciens. dans le réseau départemental. La majorité d’entre eux ont subi des réparations plus ou moins importantes au cours des siècles (le Pont-Neuf à Paris, par exemple, dont seules les arches du petit bras sont d’origine).

Tous les ouvrages un peu anciens en service ont subi des évolutions par rapport à
l’époque de la construction : accroissement de la circulation et des charges des
poids lourds, évolutions dues au changement climatique (crues, étiages),
modifications de l’ouvrage lui-même. Ces évolutions ont une incidence sur leur durée de vie.

Que ce soient des ponts récents ou anciens, les équipements doivent être
changés au cours de la vie de l’ouvrage, leur nettoyage effectué régulièrement et
la chaussée rénovée pour que le revêtement continue son rôle de protection de la
structure. Outre le risque d’effondrement pouvant causer des victimes, il y a aussi le risque économique et social en cas de fermeture accidentelle ou imposée par l’état de l’ouvrage : le cas du pont Morandi à Gênes en est malheureusement un exemple tout récent.

Le projet SOFIA

Pour répondre à cet enjeu, le gouvernement a lancé en décembre 2020, dans le cadre du Plan France Relance, l’appel à projets “Ponts connectés” piloté par le CEREMA, établissement public dont l’expertise en ouvrages d’art et l’expérience au service des territoires n’est plus à démontrer. Cet appel avait pour objectif de soutenir les centres de recherche et les entreprises qui travaillent à des solutions innovantes de surveillance et gestion des ouvrages et leur offrir les dernières innovations en matière d’instrumentation, plus pratiques, plus performantes et moins coûteuses.

Dans le cadre de cet appel à projet, SOCOTEC s’est associé au CEA List, qui apportera son expertise des techniques d’imagerie et d’apprentissage automatique, ainsi qu’au Conseil Départemental du Jura et à la SANEF. SOCOTEC s’appuie sur une rupture technologique majeure dans ses outils d’inspection des ouvrages d’art grâce à l’apport de l’IA.

Leur projet SOFIA (Surveillance des Ouvrages d’art Fondée sur l’Intelligence Artificielle), porté par SOCOTEC, tiers de confiance indépendant, spécialisé dans le Testing, l’Inspection et la Certification dans les secteurs de la Construction et des Infrastructures est donc lauréat de cet appel à projets.

Innovations du projet SOFIA

Sans instrumentation supplémentaire ni modification des modes d’inspection, les algorithmes de détection et de reconnaissance fine par vision du CEA-List détecteront et caractériseront automatiquement les défauts photographiés par l’inspecteur sur site. Grâce à un apprentissage basé sur les quelques 100.000 photographies d’inspection issues de la banque d’images et data de SOCOTEC (extraites de 2500 rapports d’inspections et caractérisant 250 types de défauts), la technologie de SOFIA guidera l’inspecteur dans la saisie des informations et lui proposera une « note d’état » pour les éléments inspectés.

Les futures inspections permettront aux modèles basés sur l’IA de se perfectionner. L’objectif final est d’améliorer la fiabilité des évaluations de l’état des ouvrages d’art en produisant des rapports d’inspection plus homogènes et enrichis de l’expérience des inspections passées. Le projet SOFIA facilitera, fiabilisera et accélérera le travail des inspecteurs sans transformer la manière de conduire une visite d’inspection visuelle.

Par la suite, cette nouvelle fonctionnalité sera intégrée dans l’outil d’inspection de SOCOTEC dotée d’un module d’aide à la décision, pour faciliter la synthèse des informations et la création du rapport d’inspection. Son utilisation de l’IA et de la vision permettra d’identifier les éléments nécessitant une investigation supplémentaire, affinera la précision et l’exhaustivité des inspections par rapport aux pratiques actuelles.

L’exploitation de données massives d’inspection par l’IA permettra également une maintenance prédictive.


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Marie-Claude Benoit

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