Capteurs

L'intégration de capteurs est au cœur des préoccupations de l'OPE de part ses missions d'observation et de surveillance à long terme. Une prospective « capteurs OPE » a été menée afin d'identifier les enjeux majeurs autour des capteurs innovants pour :

  • la caractérisation de l'état des écosystèmes ;
  • les échanges et transferts entre milieux et entre organismes vivants et milieux (identifier les mécanismes - quantifier les processus – mesurer les flux) ;
  • le suivi à long terme pour la détection de changement faible/lent ou d'événements extrêmes ;
  • la détection et le suivi de micropolluants ;
  • le traitement des données dans de nombreux domaines (géochimie, biologique, minéralogie, hydrologie...).

Les besoins

Les principaux verrous identifiés et justifiant le développement de nouveaux capteurs ou la recherche de nouveaux traceurs environnementaux/indicateurs sont :

  • la nécessité d'avoir accès non seulement à des paramètres ou des variables d'observation permettant de définir l'état du milieu mais aussi à des paramètres dynamiques (e.g. flux) permettant d'identifier et de suivre des processus clefs des milieux ;
  • les échelles spatio-temporelles : représentativité et complémentarité des échelles d'observation et de mesure, assimilation des données/mesures effectuées à différentes échelles (fréquences variables, mesures sporadiques ou irrégulières vs mesures continues) ;
  • la gestion d'un réseau de capteurs sur des temps longs (100 ans ou plus) : gestion et organisation des bases de données, durée de vie des capteurs, intégration de nouvelles générations de capteurs (changement technologique, redondance...) ;
  • la boucle opérationnelle modèle-observation : les observations doivent fournir au modèle des contraintes ou des données d'entrées, les modèles doivent orienter ou conseiller les observations (paramètres, échelles, fréquence...).

Les enjeux

Les enjeux techniques et scientifiques se situent tant au niveau des capteurs eux-mêmes, que de la mesure ou de la gestion des flux et masses de données :

  • Capteurs :
    • L'usage de système intégratif (multi-facteurs) ou spécifique (uni-facteur) ou intrusif/non intrusif ;
    • La complémentarité/dualité des systèmes de reconnaissance physico-chimiques ou biologiques ;
    • L'apport de la miniaturisation : nano-technologie, microfluidique, technologie spatiale...
    • Le choix dans le triptyque : sensibilité, résolution, rapidité.
    • Approche technologique «High tech - Low concept» vs «Low tech - High concept»
  • Mesure et chaîne d'acquisition :
    • Choix des systèmes de transduction (signal physique mesurable) et de transmission des signaux (autonomie, multiplexage...) ;
    • Type de mesures : discrètes/ continues; non destructives/destructives ;
    • Gamme de mesure, redondance, reproductibilité, maintenance et calibration, ...
    • Evaluation des échelles spatio-temporelles – représentatif de l'échantillonnage – définition des réseaux de capteurs, des fréquences d'acquisition...
  • Gestion des données :
    • Traitement des signaux (données brutes) ;
    • Stockage et exploitation des masses de données ;
    • Couplage des observations « sol » (in situ) avec celles obtenues depuis l'espace ou par des expérimentations en milieux contrôlés (dispositifs de type écotrons) ;
    • Gestion de génération successive de capteurs et de réseaux de capteurs sur le long terme, gestion des évolutions technologiques, pérennité du savoir faire

Priorités

  • Intégrer des capteurs non spécifiques, non ciblés permettant un enregistrement plus ouvert sans à priori : exemple des biocapteurs peu sensibles aux salissures et permettant une observation indirecte non spécifique de l'état du milieu (les principaux enjeux portent sur l'adaptation au milieu et sur le traitement des données) ;
  • Développer des capteurs optiques (spectroscopie) ayant une sensibilité multiple (permettant avec un capteur unique d'accéder à plusieurs espèces) ;
  • Développer les couplages de capteurs in situ (milieu naturel et milieux contrôlés) et de capteurs embarqués;
  • Amorcer une réflexion sur la transmission de la connaissance technologique et du savoir-faire associé ainsi que sur la mise en place d'une banque de conservation de capteurs;
  • Renforcer les démarches de contrôle qualité et le benchmarking des capteurs (dans une perspective long terme permettant la gestion de plusieurs générations de capteurs et de sauts technologiques)

Etudes disponibles ou en cours

Protection de capteurs environnementaux pour le suivi de la qualité des eaux superficielles (PROCAPEN).

 

 

 

 

 

 

 

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