WO2024132529A1 - Airborne system and method for characterising and collecting water - Google Patents

Airborne system and method for characterising and collecting water Download PDF

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WO2024132529A1
WO2024132529A1 PCT/EP2023/084496 EP2023084496W WO2024132529A1 WO 2024132529 A1 WO2024132529 A1 WO 2024132529A1 EP 2023084496 W EP2023084496 W EP 2023084496W WO 2024132529 A1 WO2024132529 A1 WO 2024132529A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
sampling
aquatic environment
characterizing
winch
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/084496
Other languages
French (fr)
Inventor
Julien Schmitz
Andre Fourno
Youri HAMON
Remy Deschamps
Myriam Darbouret
Julien Dupont
Milanka BABIC
Konstantinos CHALIKAKIS
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
Avignon Universite
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles, Avignon Universite filed Critical IFP Energies Nouvelles
Publication of WO2024132529A1 publication Critical patent/WO2024132529A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/22—Taking-up articles from earth's surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/35—UAVs specially adapted for particular uses or applications for science, e.g. meteorology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/60—UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons
    • B64U2101/67—UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons the UAVs comprising tethers for lowering the goods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls

Definitions

  • the present invention relates to the field of water characterization and sampling, in particular to identify/characterize sources of fresh water and/or drinking water.
  • Underwater drones have the disadvantage of requiring cables for data transmission and thus complicate the system.
  • Floating drones are difficult to use in areas where the water is particularly choppy, particularly on the surface, such as in coastal areas, because the drone could be turned over and sunk and because water sampling can be complex. when the water is agitated. As a result, these floating drones are used today in relatively calm ponds, lakes or rivers.
  • the aim of the invention is to design a robust system and method, which allow the characterization and sampling of water in areas of difficult access (in particular at sea and more particularly near the coast), in order to to detect underwater or coastal sources.
  • the system and the process must also be designed to allow the sampling and characterization of the water whatever the water conditions (sea conditions for example: swell, current etc.), while limiting the human resources and reducing intervention time.
  • system and method of the invention must allow the sampling and characterization of water at different water depths.
  • the system and the method can in particular be used to identify at least one source of fresh water (or low salt water, that is to say less salty than sea water) underwater or coastal in order to locate these sources and to identify the ideal location for a fresh water capture system.
  • the invention relates to an airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment
  • an aerial drone comprising an optical sensor and a data reception/transmission means comprising a geolocation means
  • the system comprising an instrumentation device comprising at least one means for sampling water from an aquatic environment, a first winch mounted on the aerial drone and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the aquatic environment.
  • the aerial drone is capable of being maintained in an aerial position during the sampling and/or characterization of water and in that the instrumentation device comprises a data acquisition means for measuring at least the pressure , the temperature and/or conductivity of the water within the aquatic environment and preferably allowing the transmission of data in real time by means of data reception/transmission.
  • the optical sensor comprises an optical sensor in the visible spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum.
  • the data acquisition means comprises a means of measuring the pH, the level of oxygen dissolved in the water and/or the turbidity.
  • the system comprises a second winch mounted on the aerial drone and capable of emptying the sampling means.
  • the sampling means comprises several sampling tanks.
  • the system includes means for processing images from the optical sensor.
  • the invention also relates to a method for characterizing and sampling water from a system as described above, for which at least the following steps are carried out: a) the aerial drone is moved by air above an aquatic environment, b) we use the optical sensor to determine a zone of interest in which the water is to be characterized, c) we stabilize the aerial drone in hover on a predetermined point above the determined area of interest, and a location measurement is acquired from the geolocation means then the first winch is used to lower said instrumentation device to a first predetermined depth in the aquatic environment, d) at least the measurements are acquired pressure, temperature and conductivity by the data acquisition means, to carry out a first characterization of the water, preferably said measurements are acquired in real time, e) water is sampled in said aquatic environment at said first depth predetermined by the sampling means, and additional analyzes are carried out on the water sampled to carry out a second characterization of the water.
  • step e water is sampled in said aquatic environment at said first depth by the sampling means if the acquired pressure, temperature and conductivity data verify predetermined criteria, and otherwise, we moves the aerial drone to another point in the determined area of interest and we continue from step c).
  • step e) before carrying out each water sampling, a rinsing phase of the sampling means is carried out, this rinsing phase comprising at least three repetitions of the sequence in which the sampling means are filled with water from the aquatic environment and the water is emptied from the sampling means, preferably using a second winch.
  • the complementary analyzes of the water include an analysis of water isotopes and/or chemical measurements preferably including measurements of organic carbon.
  • different measurements are acquired using the data acquisition means at different first predetermined depths and/or at different predetermined points above the determined area of interest.
  • the measurements are acquired by the data acquisition means and preferably, water is sampled by the sampling means, without having to reassemble the instrumentation device by the first winch and preferably in real time.
  • the aerial drone, the optical sensor, the geolocation means, the first winch and the possible second winch are controlled by several control means.
  • digital processing of the images from the optical sensor is carried out to determine the area of interest.
  • Figure 1 represents a first embodiment of the water characterization and sampling system according to the invention.
  • Figure 2 represents a second embodiment of the water characterization and sampling system according to the invention.
  • Figure 3 represents a first variant of the water characterization and sampling process according to the invention.
  • Figure 4 represents a second variant of the water characterization and sampling process according to the invention.
  • the invention relates to an airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment (which can also be called an aqueous environment).
  • the aquatic environment can be a lake, a pond, a river, a sea or an ocean and more particularly, it can be a source of water (more particularly fresh water) underwater or coastal which opens in a sea or an ocean.
  • aqueous medium or “aquatic medium”, we mean a medium composed essentially of water, that is to say mainly water.
  • the water surface can then be very strongly disturbed by waves, swell, current or the presence of the nearby coast so that the detection of the nearby fresh water source is made difficult as is the characterization. and the withdrawal of this water.
  • the system includes an aerial drone equipped with various payloads, also called UAS (for “Unmanned Aerial System” in English, which means Unmanned Aerial System).
  • UAS for “Unmanned Aerial System” in English, which means Unmanned Aerial System.
  • an aerial drone is a drone capable of being moved by air, with a pilot not on board the drone (on the ground for example) or automatically controlled by a computer system (for example a computer, a server or a calculator).
  • the drone is configured for automatic or manual radio-controlled piloting.
  • the UAS can be brought into areas of difficult access such as near a coastal area at sea or in a particularly steep area in the mountains.
  • This aerial drone may not include a system landing: it is therefore simpler, cheaper, less heavy and less complex than a drone with a landing system.
  • the aerial drone includes an optical sensor in the visible light spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum.
  • These different sensors are an aid in determining potential study areas or “areas of interest”, based on the color of the water which is different between fresh water and sea water, thanks to the sensor. optical in the visible light spectrum, and/or from the water temperature (by the optical sensor in the infrared spectrum).
  • optical in the visible light spectrum and/or from the water temperature (by the optical sensor in the infrared spectrum).
  • the aerial drone is also equipped with data reception/transmission means (receiver/transmitter for example).
  • the UAS can receive information (to control a winch and/or measuring probes for example), this information can for example come from a user.
  • the aerial drone can also receive information from measurement data, for example from water measurement sensors. These data are then recorded (stored) in the data reception/transmission means (in a computer or electronic card for example).
  • the aerial drone can also transmit data: for example, it can transmit measurement data either in real time to a user, or after their storage and retrieval by the user via the computer or electronic card for example.
  • the UAS further comprises a geolocation means, which can advantageously be included in the data reception/transmission means (for example, the system known as GPS for “Global Positioning System” or GNSS for “Global Navigation Satellite System” meaning satellite positioning system in French, GNSS being able to capture GPS satellites or other constellations such as Galileo, the European system, Glonass, the Russian system, or even the Chinese system).
  • GPS Global Positioning System
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Galileo the European system
  • Glonass the Russian system
  • Chinese system the precise position of the drone can be known at the time of measurements and/or water sampling.
  • the geolocation data from the geolocation means can be received in the data reception/transmission means (the computer or electronic card for example) and/or be transmitted to a user (via the computer or electronic card for example or by real time).
  • the system comprises an instrumentation device comprising at least one means for sampling water from the aquatic environment, a first winch mounted on the aerial drone and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the environment aquatic.
  • an instrumentation device comprising at least one means for sampling water from the aquatic environment, a first winch mounted on the aerial drone and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the environment aquatic.
  • the drone can also be programmed so that it follows a sampling plan composed of several geolocation positions in the area of interest and one or more water depths for each geolocation position.
  • the sampling means may comprise at least one open container, such as a reservoir or a bottle.
  • it may include at least one instrument such as a syringe equipped with a piston. Moving the piston located inside the syringe in one direction to increase the internal volume of the syringe allows water to be drawn from the aquatic environment; moving the piston in the opposite direction allows the syringe to be emptied.
  • the sampling means can advantageously be configured to be able to sink even when empty, so as to facilitate its immersion to the desired depth.
  • the aerial drone is able to be maintained in an aerial position during the sampling and/or characterization of water (it therefore does not need to land to carry out the measurements and/or the water sampling and it may therefore not include a landing system) and the instrumentation device comprises a data acquisition means (probes or measurement sensors, for example autonomous data acquisition probes used for measurement and recording parameters such as level, temperature and electrical conductivity) to measure at least the pressure, temperature and/or conductivity of water within the aquatic environment.
  • a data acquisition means probes or measurement sensors, for example autonomous data acquisition probes used for measurement and recording parameters such as level, temperature and electrical conductivity
  • Autonomous data acquisition probes may in particular be probes known as Diver probes, to measure level, temperature and conductivity.
  • the data acquisition means can be connected to the cable control means or be radio controlled.
  • the data acquisition means can also include multi-parameter probes to measure both the level, the temperature and the electrical conductivity and at the same time other parameters such as pH, dissolved oxygen level and/or turbidity.
  • the acquisition means may comprise at least one piezometric probe, in particular at least one autonomous piezometric probe with data acquisition.
  • the drone can be moved away from the water surface and thus it is no longer or very little exposed (only through the cable of the first winch and a possible second winch) the impacts of disturbances to the water surface in particular linked to swell, current or presence of the coast nearby.
  • the system can be used in areas where landing is impossible and/or where the water is strongly disturbed (for example, in a river) or too small.
  • the data acquisition means allows measurements of pressure, temperature and/or conductivity of water in situ. It can thus include a sensor for measuring the pressure, temperature and/or conductivity of the water within the aquatic environment itself.
  • the use of these in situ data makes it possible to predict or not a water withdrawal at this given location (from geolocation) and at the given depth (from the first winch). Indeed, if the measured pressure, temperature and/or conductivity data of the water are not satisfactory, water sampling is then not necessary.
  • the data measured by the data acquisition means make it possible to establish a first selection of water to carry out or not a water sample. We can then reduce the number of samples to be taken. Sampling the water makes it possible to complete the characterization of the water which was made by the means of data acquisition by other complementary measurements of the water, these complementary measurements not being possible in situ and allowing to access additional water characterization characteristics.
  • the combination of a sampling means with a data acquisition means thus makes it possible to make the characterization of water faster and more efficient and to target the area of interest more quickly, while being precise.
  • Measuring pressure, temperature and/or conductivity makes it possible to evaluate the density and/or salinity of water.
  • we can know thanks to these measurements if at the identified geolocation point and at the identified depth, the water corresponds to fresh water or not.
  • 3D mapping which can be carried out on the area of interest and for different water depths, we can characterize the most interesting location for capturing drinking water, this location possibly depending on the outlet of the water. one or more sources, current, swell and the presence of the coast nearby for example.
  • the data acquisition means can enable the transmission of data in real time by means of data reception/transmission.
  • Real-time transmission of acquired measurement data accelerates characterization and reduces intervention time.
  • the optical sensor may comprise an optical sensor in the visible light spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum.
  • the optical sensors can be cameras.
  • a thermal camera also called an infrared camera, detects and measures light waves whose spectrum is in the infrared range. It makes it possible to determine the temperature of a body by the infrared radiation it emits.
  • the viewing camera is an optical or digital camera that allows you to view the environment much like the human eye. It detects objects in the visible range between red (infrared excluded) and violet (ultraviolet excluded).
  • the optical sensor is on the aerial drone, it is located above the surface of the water and makes it possible to detect variations in color and/or temperature to determine an area of interest in which it will be interesting to carry out measurements and/or taking water samples.
  • the optical sensor By analyzing both the measurement of the optical sensor in the visible light spectrum and that of the optical sensor in the infrared spectrum, we can cross-reference the data and define a more precise area of interest. This makes it possible to accelerate the characterization of the water and to better target the area where it would be interesting to capture fresh water, for example.
  • the data acquisition means may also include a means of measuring the pH, the level of oxygen dissolved in the water and/or the turbidity.
  • the measured temperature and pH can in particular provide information on the origin of the water: these data can provide information on the original aquifer, the land drained by this aquifer, but also the very origin of the water, whether this either for example meteoric (rain) water infiltrated into the aquifer, sea water reinjected into the aquifer, or deep underground formation/hydrothermal water.
  • Dissolved oxygen refers to the level of free, uncompounded oxygen present in water or other liquids. It is an important biological and chemical parameter in the assessment of water quality due to its influence on living organisms in a water body. Too high or too low dissolved oxygen levels can harm aquatic life and water quality. For example, a rate between 0 and 2 mg of dissolved oxygen per liter (1 liter corresponding to 0.001 m3) of water, the oxygen level is insufficient for the survival of most organisms. Between 2 and 4 mg of dissolved oxygen per liter of water, the oxygen level only allows certain species of fish and insects to survive. Between 4 to 7 mg of dissolved oxygen per liter of water, the oxygen level is acceptable for warm water fish species but it remains low for cold water fish species while a level between 7 to 11 mg of dissolved oxygen per liter of water is ideal for most cold water fish.
  • Turbidity measurement makes it possible to identify the quality of the water and any suspended particles it contains. All these measurements can be integrated into a single sensor such as an autonomous data acquisition probe.
  • turbidity refers to the content of water in suspended particles and colloidal particles which absorb, diffuse or reflect light and therefore cloud the water. It is therefore, as with dissolved oxygen, an indicator of water quality.
  • turbidity is measured in nephelometric turbidity units (uTN) using a turbidimeter. For example, at 5 uTN, the water is visibly cloudy while at 25 uTN, it is blackish.
  • the system can include a second winch mounted on the aerial drone and capable of emptying the sampling means.
  • a second winch mounted on the aerial drone and capable of emptying the sampling means.
  • This rinsing operation may in particular comprise at least one filling of the sampling means with water from the aquatic environment, followed by emptying of the sampling means, preferably at least three fillings, each filling being followed by emptying of the means. sampling.
  • the sampling means is a tank
  • one end of the tank can be attached to the first winch and thus allows filling
  • the second end of the tank can then be attached to the second winch.
  • the sampling means may comprise several sampling reservoirs and/or several instruments such as syringes.
  • a specific point at a specific location
  • a separate sampling reservoir or a separate syringe
  • Water can also be taken from a sampling tank for different determined points (at different locations) for the same depth or for different water depths.
  • the system is very flexible in terms of uses, and it is faster to take samples. When the sea is very rough, this also reduces intervention time and limits the risk of equipment damage.
  • the system may include a means of processing images from the optical sensor, such as image processing software.
  • image processing software can be faster than human processing, for example by establishing pre-established criteria indicated in the software and on the other hand, this image processing can be carried out in real time, which further shortens the intervention and water characterization time and facilitates decision-making as to to the definition of the area of interest.
  • the water sampled can be analyzed in the laboratory. For example, a study of water isotopes and organic carbon measurements provide information on the residence time of water in the geological reservoir (an aquifer for example).
  • the residence time of water in the aquifer provides information on the transfer duration and therefore indirectly on the permeability of the land.
  • the residence time can be extremely short (from a few days to a few weeks), which is due to the presence of caverns and underground voids. These voids can act as temporary storage (buffers) which will delay the transfer of water between the recharge and the outlet.
  • the residence time also gives an indication of the speed of water renewal in the aquifer. In the case of an exploited aquifer, this is therefore major information for estimating the sustainability of the resource, and improving its sustainable management by establishing hydrodynamic models. It is also an important parameter for estimating the sensitivity to pollution of the aquifer: an aquifer with a short renewal time will be very sensitive to the potential arrival of pollutants. It can nevertheless return to a good chemical state if the source of pollution is stopped. An aquifer with a long residence time, if contaminated, will not be able to quickly recover a good chemical state.
  • the invention also relates to a method for characterizing and sampling water from a system as described above, for which at least the following steps are carried out: a) the aerial drone is moved by air above an aquatic environment. As a result, the system and the method can be used in areas of difficult access and/or in areas where water conditions (particularly on the surface) are strongly disturbed. The aerial drone does not require a landing system. b) the (at least one) optical sensors are used to determine a zone of interest in which the water is to be characterized. Using these optical sensors located beneath the aerial drone, one can view the water surface at an altitude of the drone above the surface.
  • This aerial visualization allows you to visualize a difference in water color (optical sensor in the visible light spectrum) or a temperature difference (optical sensor in the infrared spectrum). This difference in color and/or temperature can then be used to identify an area of interest where the water will be characterized. By using both the optical sensor in the visible light spectrum and the optical sensor in the infrared spectrum, we can narrow the area of interest, that is to say limit the extent of this area and therefore improve its precision. . c) the aerial drone is stabilized in hover at a predetermined point above the determined area of interest. By remaining in hover, the aerial drone is not (or very little via the first winch) subject to water disturbances, and in particular to disturbances of the water surface. The aerial drone is therefore kept safely away from the water surface.
  • the optical sensor can still be used simultaneously.
  • a location measurement is acquired from the geolocation means so as to be able to precisely determine the location, then the first winch is used to lower said instrumentation device to a first predetermined depth. in the aquatic environment.
  • the winch cable that is subject to the disturbance of the water surface. Consequently, it is little disturbed and the measurements remain precise (the measurements and samples taken are taken at the determined location).
  • the first characteristics of the water such as the density and/or the salinity of the water and therefore identify, for example, whether or not it is drinking water (water is considered drinkable if its salinity is less than 0.2g/L according to WHO standards).
  • the measurements can be acquired in real time. This allows for faster analysis and avoids unnecessary water sampling if the salinity is too high, for example.
  • water is sampled in the aquatic environment at the first depth using the sampling means (a reservoir or a sampling syringe for example) and additional analyzes are carried out on the water sampled to carry out a second characterization some water.
  • the water sampled allows additional analyzes in the laboratory, these additional analyzes not being possible directly in situ and making it possible to define second characteristics of the water or to refine the first characteristics of the water to make them more precise.
  • water can be sampled in the aquatic environment at the first depth by the sampling means if the data acquired from pressure, temperature and conductivity, and possibly pH, dissolved oxygen level in the water and/or turbidity, check predetermined criteria, for example if the salinity of the water, determined from the measurements, is less than 10% of the salinity of the surrounding environment. Otherwise, we can move the aerial drone to another point in the determined area of interest and we continue from step c). If the predetermined criteria are not verified (if the salinity is too high), the point is deemed not of interest, sampling is then not necessary and the process consists of finding another point above the area of interest determined.
  • a rinsing phase of the sampling means before carrying out each water sampling, this rinsing phase comprising at least three repetitions of the sequence in which the means of sampling are filled. sampling with water from the aquatic environment and the water is emptied from the sampling means, preferably using a second winch.
  • the complementary analyzes of the water may include an analysis of water isotopes and/or chemical measurements preferably including measurements of organic carbon. These analyzes provide information on the residence time of water in its geological reservoir.
  • different measurements can be acquired using the data acquisition means at different first predetermined depths and/or at different predetermined points above the determined area of interest.
  • we can establish a map of the characterization of water in the area of interest and thus identify the most interesting place to capture fresh water, for example.
  • the measurements can be acquired by means of data acquisition and preferably, water can be sampled by means of sampling, without having to reassemble the instrumentation device by the first winch.
  • the characterization of the water is more precise and the mapping that can be established can also be more precise.
  • intervention time is reduced.
  • these samples and acquisitions can be carried out in real time to further accelerate the characterization of the water and possibly further gain in precision.
  • the aerial drone, the optical sensor, the geolocation means, the first winch and the possible second winch can be controlled by several control means.
  • the aerial drone, the optical sensor, the means of geolocation can be controlled by a first control means (control of a first user for example) and the control of the first winch, and the possible second winch, can be controlled by a second control means (control of a second user distinct from the first user for example).
  • the first user can concentrate exclusively on piloting the aerial drone and the second user takes care of manipulating the instrumentation device to carry out the necessary measurements and/or samples (and the possible rinsing of the sampling means through the second winch).
  • operations are secure and the risk of hardware loss of the system is reduced, each user having a unique function.
  • the first user and the second user can be replaced by a computer.
  • digital processing of the images from the optical sensor can be carried out to determine the area of interest.
  • This digital processing can make it possible to narrow the area of interest by limiting its extent or obtain the area of interest more quickly or more efficiently.
  • the digital processing may include processing of data from an optical sensor in the visible light spectrum and processing of data from the optical sensor in the infrared spectrum.
  • Figure 1 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a first embodiment of the airborne water characterization and sampling system.
  • This system includes an aerial drone 1 which does not include a landing system.
  • an optical sensor 2, such as a camera, is fixed on the aerial drone 1.
  • the optical sensor 2 is positioned so as to allow the recording of visual and/or thermal images below the drone (below when the drone is in flight or hovering) so as to visualize the surface of the water located below the drone.
  • the system also includes a winch 3 on which a cable can be wound or unwound.
  • the winch 3 is mounted on the aerial drone 1.
  • One end of the cable is attached to the winch 3.
  • an instrumentation device is attached.
  • the instrumentation device comprises a sampling tank 4b and an autonomous data acquisition probe 4a for measuring pressure, temperature, conductivity, pH, dissolved oxygen level in water and water turbidity.
  • the winch When the winch is activated in a first position, the cable is unwound and the instrumentation device is then positioned to a certain depth below the water surface. Conversely, when the winch is activated in a second position, the cable is wound which allows the instrumentation device to be recovered. Thus, the water taken from the sampling tank 4b can be recovered. Additionally, if the probe measurements autonomous data acquisition 4a have not been transmitted in real time and have been stored in an electronic card, a user can then recover this card and the associated data which have been recorded there.
  • a first user 6a can control the drone, namely its trajectory, by means of the optical sensor 2 and a geolocation means included in the aerial drone 1 and another user 6b can control the first winch 3 so as to to lower or raise the instrumentation device.
  • both drivers could be replaced by a computer (such as in Figure 2 described later).
  • the process (or system) is then implemented by computer and is automatic.
  • Figure 2 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second embodiment of the airborne water characterization and sampling system.
  • This system is distinguished from Figure 1 by a second winch 7 also mounted on the aerial drone 1.
  • One end of a second cable is fixed to this second winch 7.
  • the other end of the second cable is fixed to one end of the sampling tank 4b, the other end of the tank being connected to the first cable fixed to the first winch 3.
  • the first and second cables of the first winch 3 and the second winch 7 are unwound simultaneously and the instrumentation device is then positioned up to a certain depth below the surface of the instrumentation device. the water. Water sampling can then take place. To empty the sampling tank 4b (to rinse it for example), the winch is activated to wind up the second cable.
  • a computer 6c can then recover the data from the autonomous data acquisition probe 4a, in real time or recover the data recorded on an electronic card if the measurements of the autonomous data acquisition probe 4a have not been transmitted in real time but preserved in the electronic card.
  • the computer 6c (alternatively a first user as in Figure 1) can control the drone, namely its trajectory, by means of the optical sensor 2 and a geolocation means included in the aerial drone 1 and l
  • the computer 6c (alternatively another user 6b) can control the first winch 3 so as to lower or raise the instrumentation device.
  • the method and system are implemented by computer, they are automatic.
  • the computer can be replaced by two users as in Figure 1, one to control the drone in particular and the other to control the first winch.
  • Figure 3 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a first variant of the water characterization and sampling method according to the invention.
  • the phantom arrow shows an optional repetition of steps c) to e).
  • Figure 4 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second variant of the water characterization and sampling method according to the invention. References identical to those in Figure 3 correspond to the same elements and will not be detailed.
  • the phantom arrow shows an optional repetition of steps c) to e).
  • the sampling step (and the possible preliminary rinsing phase) may not be carried out if the data from acquisition step d) are not satisfactory (if the salinity of the water is too high, for example greater than 5g/L).
  • the drone is moved to a new determined point in the area of interest and the process is resumed once the aerial drone is hovering above this new determined point.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

The present invention relates to an airborne method and system for characterising and collecting water from an aquatic medium, comprising an aerial drone (1), the aerial drone (1) comprising an optical sensor (2) and a means for receiving/transmitting data comprising a geolocation means, the system comprising an instrumentation device comprising at least one means (4b) for collecting water from an aquatic medium, and a first winch (3) which is mounted on the aerial drone (1) and is able to position the instrumentation device at a predetermined depth in the aquatic medium. Moreover, the aerial drone (1) is able to be held in the aerial position during the collection and/or characterisation of the water, and the instrumentation device comprises a data-acquisition means (4a) for measuring at least the pressure, the temperature and/or the conductivity of the water within the aquatic medium and preferably allowing the transmission of the data in real time to the means for receiving/transmitting data.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE CARACTERISATION ET DE PRELEVEMENT D’EAU AEROPORTE SYSTEM AND METHOD FOR CHARACTERIZATION AND SAMPLING OF AIRPORT WATER
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne le domaine de la caractérisation et du prélèvement d’eau, notamment pour identifier/caractériser des sources d’eau douce et/ou d’eau potable. The present invention relates to the field of water characterization and sampling, in particular to identify/characterize sources of fresh water and/or drinking water.
Technique antérieure Prior art
En hydrogéologie, la caractérisation et l’échantillonnage de l’eau de différents points (sources, rivières, réservoirs, puits, lacs...) sont essentiels. La caractérisation peut se faire in situ ou par le biais de prélèvements d’échantillons d’eau, ces échantillons étant ensuite analysés en laboratoire. In hydrogeology, the characterization and sampling of water from different points (sources, rivers, reservoirs, wells, lakes, etc.) are essential. Characterization can be done in situ or by taking water samples, these samples then being analyzed in the laboratory.
Cette caractérisation de l’eau nécessite alors un investissement important en ressources humaines ainsi que de nombreux déplacements dans des sites d'accès plus ou moins facile. Par ailleurs, certaines zones sont difficiles d’accès, par exemple, en pleine mer ou dans des régions escarpées comme en montage. This water characterization then requires a significant investment in human resources as well as numerous trips to sites with more or less easy access. Furthermore, certain areas are difficult to access, for example, in the open sea or in steep regions such as in the mountains.
Si les analyses pour la caractérisation de l'eau sont faites à grande échelle, il est alors possible d’identifier différents hydrosystèmes dont les interactions seront aussi établies par ces analyses. If the analyzes for water characterization are carried out on a large scale, it is then possible to identify different hydrosystems whose interactions will also be established by these analyses.
Afin de réaliser le prélèvement d’eau, certaines solutions envisagent l’utilisation de drones flottants ou sous-marins. In order to carry out water sampling, some solutions consider the use of floating or underwater drones.
Les drones sous-marins ont l’inconvénient de nécessiter des câbles pour la transmission de données et complexifient ainsi le système. Underwater drones have the disadvantage of requiring cables for data transmission and thus complicate the system.
Les drones flottants sont difficilement utilisables au niveau des zones où l’eau est particulièrement agitée, notamment en surface, comme par exemple dans les zones côtières, car le drone pourrait être retourné et coulé et car le prélèvement d’eau peut s’avérer complexe lorsque l’eau est agitée. De ce fait, ces drones flottants sont utilisés aujourd’hui dans des mares, des étangs, des lacs ou des rivières relativement calmes. Floating drones are difficult to use in areas where the water is particularly choppy, particularly on the surface, such as in coastal areas, because the drone could be turned over and sunk and because water sampling can be complex. when the water is agitated. As a result, these floating drones are used today in relatively calm ponds, lakes or rivers.
Ainsi, le but de l’invention est de concevoir un système et un procédé robustes, qui permettent la caractérisation et le prélèvement d’eau dans des zones d’accès difficile (en particulier en mer et plus particulièrement à proximité des côtes), afin de détecter des sources sous-marines ou côtières. Le système et le procédé doivent également être conçus pour permettre le prélèvement et la caractérisation de l'eau quelles que soient les conditions de l’eau (conditions de mer par exemple : houle, courant etc. ...), tout en limitant les ressources humaines et en diminuant le temps d’intervention. Thus, the aim of the invention is to design a robust system and method, which allow the characterization and sampling of water in areas of difficult access (in particular at sea and more particularly near the coast), in order to to detect underwater or coastal sources. The system and the process must also be designed to allow the sampling and characterization of the water whatever the water conditions (sea conditions for example: swell, current etc.), while limiting the human resources and reducing intervention time.
De plus, le système et le procédé de l’invention doivent permettre le prélèvement et la caractérisation d’eau à différentes profondeurs d’eau. Le système et le procédé peuvent notamment être utilisés pour identifier au moins une source d’eau douce (ou faiblement salée, c’est-à-dire moins salée que l’eau de mer) sous-marine ou côtière afin de localiser ces sources et d’identifier la zone d’implantation idéale d’un système de captage de cette eau douce. In addition, the system and method of the invention must allow the sampling and characterization of water at different water depths. The system and the method can in particular be used to identify at least one source of fresh water (or low salt water, that is to say less salty than sea water) underwater or coastal in order to locate these sources and to identify the ideal location for a fresh water capture system.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention concerne un système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d’eau d’un milieu aquatique comprenant un drone aérien, le drone aérien comprenant un capteur optique et un moyen de réception/transmission de données comprenant un moyen de géolocalisation, le système comprenant un dispositif d’instrumentation comprenant au moins un moyen de prélèvement de l’eau d’un milieu aquatique, un premier treuil monté sur le drone aérien et apte à positionner le dispositif d’instrumentation à une profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique. De plus, le drone aérien est apte à être maintenu en position aérienne lors du prélèvement et/ou de la caractérisation de l’eau et en ce que le dispositif d’instrumentation comprend un moyen d’acquisition de données pour mesurer au moins la pression, la température et/ou la conductivité de l’eau au sein du milieu aquatique et permettant de préférence la transmission des données en temps réel au moyen de réception/transmission de données. The invention relates to an airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment comprising an aerial drone, the aerial drone comprising an optical sensor and a data reception/transmission means comprising a geolocation means, the system comprising an instrumentation device comprising at least one means for sampling water from an aquatic environment, a first winch mounted on the aerial drone and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the aquatic environment. In addition, the aerial drone is capable of being maintained in an aerial position during the sampling and/or characterization of water and in that the instrumentation device comprises a data acquisition means for measuring at least the pressure , the temperature and/or conductivity of the water within the aquatic environment and preferably allowing the transmission of data in real time by means of data reception/transmission.
De préférence, le capteur optique comprend un capteur optique dans le spectre visible et/ou un capteur optique dans le spectre infrarouge. Preferably, the optical sensor comprises an optical sensor in the visible spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum.
Selon une variante, le moyen d’acquisition de données comprend un moyen de mesure du pH, du taux d’oxygène dissous dans l’eau et/ou de la turbidité. According to a variant, the data acquisition means comprises a means of measuring the pH, the level of oxygen dissolved in the water and/or the turbidity.
Avantageusement, le système comprend un deuxième treuil monté sur le drone aérien et apte à vider le moyen de prélèvement. Advantageously, the system comprises a second winch mounted on the aerial drone and capable of emptying the sampling means.
De manière avantageuse, le moyen de prélèvement comprend plusieurs réservoirs de prélèvement. Advantageously, the sampling means comprises several sampling tanks.
Préférentiellement, le système comprend un moyen de traitement des images issues du capteur optique. Preferably, the system includes means for processing images from the optical sensor.
L’invention concerne aussi un procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau à partir d’un système tel que décrit précédemment, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes : a) on déplace le drone aérien par voie aérienne au-dessus d’un milieu aquatique, b) on utilise le capteur optique pour déterminer une zone d’intérêt dans laquelle l’eau est à caractériser, c) on stabilise le drone aérien en vol stationnaire sur un point prédéterminé au-dessus de la zone d’intérêt déterminée, et on acquiert une mesure de localisation à partir du moyen de géolocalisation puis on utilise le premier treuil pour descendre ledit dispositif d’instrumentation à une première profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique, d) on acquiert au moins les mesures de pression, température et conductivité par le moyen d’acquisition de données, pour réaliser une première caractérisation de l’eau, de préférence on acquiert lesdites mesures en temps réel, e) on réalise un prélèvement de l’eau dans ledit milieu aquatique à ladite première profondeur prédéterminée par le moyen de prélèvement, et on effectue des analyses complémentaires sur l’eau prélevée pour réaliser une deuxième caractérisation de l’eau. The invention also relates to a method for characterizing and sampling water from a system as described above, for which at least the following steps are carried out: a) the aerial drone is moved by air above an aquatic environment, b) we use the optical sensor to determine a zone of interest in which the water is to be characterized, c) we stabilize the aerial drone in hover on a predetermined point above the determined area of interest, and a location measurement is acquired from the geolocation means then the first winch is used to lower said instrumentation device to a first predetermined depth in the aquatic environment, d) at least the measurements are acquired pressure, temperature and conductivity by the data acquisition means, to carry out a first characterization of the water, preferably said measurements are acquired in real time, e) water is sampled in said aquatic environment at said first depth predetermined by the sampling means, and additional analyzes are carried out on the water sampled to carry out a second characterization of the water.
De préférence, à l’étape e), on réalise un prélèvement de l’eau dans ledit milieu aquatique à ladite première profondeur par le moyen de prélèvement si les données acquises de pression, température et conductivité vérifient des critères prédéterminés, et sinon, on déplace le drone aérien sur un autre point de la zone d’intérêt déterminée et on reprend à partir de l’étape c). Preferably, in step e), water is sampled in said aquatic environment at said first depth by the sampling means if the acquired pressure, temperature and conductivity data verify predetermined criteria, and otherwise, we moves the aerial drone to another point in the determined area of interest and we continue from step c).
Avantageusement, à l’étape e), avant de réaliser chaque prélèvement d’eau, on effectue une phase de rinçage du moyen de prélèvement, cette phase de rinçage comprenant au moins trois répétitions de la séquence dans laquelle, on remplit le moyen de prélèvement avec l’eau du milieu aquatique et on vide l’eau du moyen de prélèvement, de préférence à l’aide d’un deuxième treuil. Advantageously, in step e), before carrying out each water sampling, a rinsing phase of the sampling means is carried out, this rinsing phase comprising at least three repetitions of the sequence in which the sampling means are filled with water from the aquatic environment and the water is emptied from the sampling means, preferably using a second winch.
Selon un aspect de l’invention, les analyses complémentaires de l’eau comprennent une analyse des isotopes de l’eau et/ou des mesures chimiques comprenant de préférence des mesures de carbone organique. According to one aspect of the invention, the complementary analyzes of the water include an analysis of water isotopes and/or chemical measurements preferably including measurements of organic carbon.
Selon une variante, on acquiert différentes mesures à l’aide du moyen d’acquisition de données à différentes premières profondeurs prédéterminées et/ou à différents points prédéterminés au-dessus de la zone d’intérêt déterminée. According to a variant, different measurements are acquired using the data acquisition means at different first predetermined depths and/or at different predetermined points above the determined area of interest.
Préférentiellement, en un même point prédéterminé de la zone d’intérêt et à plusieurs profondeurs d’eau, on acquiert les mesures par le moyen d’acquisition de données et de préférence, on prélève de l’eau par le moyen de prélèvement, sans avoir à remonter le dispositif d’instrumentation par le premier treuil et de manière préférée en temps réel. Preferably, at the same predetermined point in the zone of interest and at several water depths, the measurements are acquired by the data acquisition means and preferably, water is sampled by the sampling means, without having to reassemble the instrumentation device by the first winch and preferably in real time.
Avantageusement, le drone aérien, le capteur optique, le moyen de géolocalisation, le premier treuil et l’éventuel deuxième treuil sont pilotés par plusieurs moyens de pilotage. Advantageously, the aerial drone, the optical sensor, the geolocation means, the first winch and the possible second winch are controlled by several control means.
De préférence, on réalise un traitement numérique des images issues du capteur optique pour déterminer la zone d’intérêt. Preferably, digital processing of the images from the optical sensor is carried out to determine the area of interest.
Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages du procédé et/ou du système selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. List of Figures Other characteristics and advantages of the method and/or the system according to the invention will appear on reading the following description of non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.
La figure 1 représente un premier mode de réalisation du système de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’invention. Figure 1 represents a first embodiment of the water characterization and sampling system according to the invention.
La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation du système de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’invention. Figure 2 represents a second embodiment of the water characterization and sampling system according to the invention.
La figure 3 représente une première variante du procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’invention. Figure 3 represents a first variant of the water characterization and sampling process according to the invention.
La figure 4 représente une deuxième variante du procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’invention. Figure 4 represents a second variant of the water characterization and sampling process according to the invention.
Description des modes de réalisation Description of embodiments
L’invention concerne un système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d’eau d’un milieu aquatique (qu’on peut appeler également milieu aqueux). Le milieu aquatique peut être un lac, un étang, une rivière, une mer ou un océan et plus particulièrement, il peut s’agir d’une source d’eau (plus particulièrement d’eau douce) sous-marine ou côtière qui débouche dans une mer ou dans un océan. The invention relates to an airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment (which can also be called an aqueous environment). The aquatic environment can be a lake, a pond, a river, a sea or an ocean and more particularly, it can be a source of water (more particularly fresh water) underwater or coastal which opens in a sea or an ocean.
Par « milieu aqueux » ou « milieu aquatique », on entend un milieu composé essentiellement d’eau, c'est-à-dire en majeure partie d’eau. By “aqueous medium” or “aquatic medium”, we mean a medium composed essentially of water, that is to say mainly water.
La surface de l’eau peut alors être très fortement perturbée les vagues, par la houle, le courant ou la présence de la côte à proximité si bien que la détection de la source d’eau douce à proximité est rendue difficile tout comme la caractérisation et le prélèvement de cette eau.The water surface can then be very strongly disturbed by waves, swell, current or the presence of the nearby coast so that the detection of the nearby fresh water source is made difficult as is the characterization. and the withdrawal of this water.
Le système comprend un drone aérien équipé de diverses charges utiles, aussi appelé UAS (pour « Unmanned Aerial System » en Anglais, ce qui signifie Système aérien sans pilote). Au sens de l’invention, un drone aérien est un drone apte à être déplacé par voie aérienne, avec un pilote non embarqué dans le drone (au sol par exemple) ou piloté automatiquement par un système informatique (par exemple un ordinateur, un serveur ou un calculateur). De préférence, le drone est configuré pour un pilotage automatique ou manuel radiocommandé. De ce fait, l’UAS peut être amené dans des zones d’accès difficile telles qu’à proximité d’une zone côtière en mer ou dans une zone particulièrement escarpée en montagne. Ainsi, le déplacement du système est simple et rapide et limite la prise de risque et le temps d’intervention pour les opérateurs. Ce drone aérien peut ne pas comprendre de système d’amerrissage : il est donc plus simple, moins cher, moins lourd et moins complexe qu’un drone avec un système d’amerrissage. The system includes an aerial drone equipped with various payloads, also called UAS (for “Unmanned Aerial System” in English, which means Unmanned Aerial System). Within the meaning of the invention, an aerial drone is a drone capable of being moved by air, with a pilot not on board the drone (on the ground for example) or automatically controlled by a computer system (for example a computer, a server or a calculator). Preferably, the drone is configured for automatic or manual radio-controlled piloting. As a result, the UAS can be brought into areas of difficult access such as near a coastal area at sea or in a particularly steep area in the mountains. Thus, moving the system is simple and quick and limits risk-taking and intervention time for operators. This aerial drone may not include a system landing: it is therefore simpler, cheaper, less heavy and less complex than a drone with a landing system.
Le drone aérien comprend un capteur optique dans le spectre lumineux visible et/ou un capteur optique dans le spectre infrarouge. Ces différents capteurs sont une aide à la détermination les zones d’études potentielles ou « zone d’intérêt », à partir de la couleur de l’eau qui est différente entre l’eau douce et l’eau de mer, grâce au capteur optique dans le spectre lumineux visible, et/ou à partir de la température de l’eau (par le capteur optique dans le spectre infrarouge). En identifiant plus précisément la zone d’intérêt par ces capteurs optiques, on peut caractériser l'eau dans cette zone et ainsi limiter le nombre de prélèvements et de caractérisation. Cela permet d’obtenir plus rapidement et plus efficacement des résultats. Ces capteurs optiques permettent de limiter l’étendue de la zone dans laquelle les caractérisations de l’eau in situ et les prélèvements d’eau seront faits. The aerial drone includes an optical sensor in the visible light spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum. These different sensors are an aid in determining potential study areas or “areas of interest”, based on the color of the water which is different between fresh water and sea water, thanks to the sensor. optical in the visible light spectrum, and/or from the water temperature (by the optical sensor in the infrared spectrum). By more precisely identifying the area of interest using these optical sensors, we can characterize the water in this area and thus limit the number of samples and characterizations. This helps achieve results faster and more efficiently. These optical sensors make it possible to limit the extent of the area in which in situ water characterizations and water sampling will be carried out.
Le drone aérien est également équipé de moyen de réception/transmission de données (récepteur/transmetteur par exemple). Ainsi, l’UAS peut recevoir des informations (pour commander un treuil et/ou des sondes de mesure par exemple), ces informations peuvent par exemple provenir d’un utilisateur. Le drone aérien peut aussi recevoir des informations issues de données de mesure, par exemple de capteurs de mesure de l’eau. Ces données sont ensuite enregistrées (stockées) dans le moyen de réception/transmission de données (dans une carte informatique ou électronique par exemple). Le drone aérien peut également transmettre des données : par exemple, il peut transmettre les données de mesures soit en temps réel vers un utilisateur, soit après leur stockage et leur récupération par l’utilisateur via la carte informatique ou électronique par exemple. The aerial drone is also equipped with data reception/transmission means (receiver/transmitter for example). Thus, the UAS can receive information (to control a winch and/or measuring probes for example), this information can for example come from a user. The aerial drone can also receive information from measurement data, for example from water measurement sensors. These data are then recorded (stored) in the data reception/transmission means (in a computer or electronic card for example). The aerial drone can also transmit data: for example, it can transmit measurement data either in real time to a user, or after their storage and retrieval by the user via the computer or electronic card for example.
L’UAS comprend en outre un moyen de géolocalisation, qui peut avantageusement être compris dans le moyen de réception/transmission de données (par exemple, le système connu sous le nom de GPS pour « Global Positioning System » ou de GNSS pour «Global Navigation Satellite System» signifiant système de positionnement par satellites en français, le GNSS pouvant capter les satellites GPS ou d’autres constellation comme Galiléo, le système européen, Glonass, le système russe, ou encore le système chinois). Ainsi, la position précise du drone peut être connue au moment des mesures et/ou du prélèvement d’eau. Les données de géolocalisation issues du moyen de géolocalisation, peuvent être réceptionnées dans le moyen de réception/transmission de données (la carte informatique ou électronique par exemple) et/ou être transmises à un utilisateur (via la carte informatique ou électronique par exemple ou en temps réel). The UAS further comprises a geolocation means, which can advantageously be included in the data reception/transmission means (for example, the system known as GPS for “Global Positioning System” or GNSS for “Global Navigation Satellite System” meaning satellite positioning system in French, GNSS being able to capture GPS satellites or other constellations such as Galileo, the European system, Glonass, the Russian system, or even the Chinese system). Thus, the precise position of the drone can be known at the time of measurements and/or water sampling. The geolocation data from the geolocation means can be received in the data reception/transmission means (the computer or electronic card for example) and/or be transmitted to a user (via the computer or electronic card for example or by real time).
De plus, le système comprend un dispositif d’instrumentation comprenant au moins un moyen de prélèvement de l’eau du milieu aquatique, un premier treuil monté sur le drone aérien et apte à positionner le dispositif d’instrumentation à une profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique. Ainsi, grâce au premier treuil et au moyen de prélèvement, il est possible de prélever de l’eau dans le milieu aquatique à différentes profondeurs d’eau pour une même position de géolocalisation. Ainsi, en répétant ces prélèvements pour plusieurs positions de géolocalisation de la zone d’intérêt, on peut établir une cartographie en 3D des caractéristiques de l’eau dans la zone d’intérêt identifiée. In addition, the system comprises an instrumentation device comprising at least one means for sampling water from the aquatic environment, a first winch mounted on the aerial drone and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the environment aquatic. Thus, thanks to the first winch and the sampling means, it is possible to collect water from the aquatic environment at different water depths for the same geolocation position. Thus, by repeating these samples for several geolocation positions of the area of interest, we can establish a 3D map of the water characteristics in the identified area of interest.
De préférence, on peut également programmer le drone pour qu’il suive un plan de prélèvement composé de plusieurs positions de géolocalisation dans la zone d'intérêt et d’une ou plusieurs profondeurs d’eau pour chaque position de géolocalisation. Preferably, the drone can also be programmed so that it follows a sampling plan composed of several geolocation positions in the area of interest and one or more water depths for each geolocation position.
Le moyen de prélèvement peut comprendre au moins un récipient ouvert, tel qu’un réservoir ou un flacon. Alternativement, il peut comprendre au moins un instrument tel qu’une seringue équipée d’un piston. Le déplacement du piston situé à l’intérieur de la seringue dans un sens permettant d’augmenter le volume interne de la seringue permet d’aspirer l’eau du milieu aquatique, le déplacement du piston en sens inverse permet de vider la seringue. The sampling means may comprise at least one open container, such as a reservoir or a bottle. Alternatively, it may include at least one instrument such as a syringe equipped with a piston. Moving the piston located inside the syringe in one direction to increase the internal volume of the syringe allows water to be drawn from the aquatic environment; moving the piston in the opposite direction allows the syringe to be emptied.
Le moyen de prélèvement peut avantageusement être configuré pour pouvoir couler même lorsqu’il est vide, de manière à faciliter son immersion à la profondeur souhaitée. The sampling means can advantageously be configured to be able to sink even when empty, so as to facilitate its immersion to the desired depth.
En outre, le drone aérien est apte à être maintenu en position aérienne lors du prélèvement et/ou de la caractérisation de l’eau (il n’a donc pas besoin d’amerrir pour réaliser les mesures et/ou le prélèvement d’eau et il peut donc ne pas comprendre de système d’amerrissage) et le dispositif d’instrumentation comprend un moyen d’acquisition de données (des sondes ou des capteurs de mesures, par exemple des sondes autonomes à acquisition de données utilisées pour la mesure et l’enregistrement de paramètres tels que le niveau, la température et la conductivité électrique) pour mesurer au moins la pression, la température et/ou la conductivité de l’eau au sein du milieu aquatique. In addition, the aerial drone is able to be maintained in an aerial position during the sampling and/or characterization of water (it therefore does not need to land to carry out the measurements and/or the water sampling and it may therefore not include a landing system) and the instrumentation device comprises a data acquisition means (probes or measurement sensors, for example autonomous data acquisition probes used for measurement and recording parameters such as level, temperature and electrical conductivity) to measure at least the pressure, temperature and/or conductivity of water within the aquatic environment.
Les sondes autonomes à acquisition de données peuvent notamment être des sondes connues sous le nom de sondes Diver, pour mesurer le niveau, la température et la conductivité. Autonomous data acquisition probes may in particular be probes known as Diver probes, to measure level, temperature and conductivity.
Par exemple, le moyen d’acquisition de données peut être connecté au moyen de commande par câble ou être radiocommandé. For example, the data acquisition means can be connected to the cable control means or be radio controlled.
Le moyen d’acquisition de données peut aussi comprendre des sondes multi paramètres pour mesurer à la fois le niveau, la température et la conductivité électrique et à la fois d’autres paramètres tels que le pH, le taux d’oxygène dissous et/ou la turbidité. The data acquisition means can also include multi-parameter probes to measure both the level, the temperature and the electrical conductivity and at the same time other parameters such as pH, dissolved oxygen level and/or turbidity.
Selon une variante, le moyen d’acquisition peut comprendre au moins une sonde piézométrique, notamment au moins une sonde piézométrique autonome à acquisition de données. According to a variant, the acquisition means may comprise at least one piezometric probe, in particular at least one autonomous piezometric probe with data acquisition.
En effet, en maintenant la position aérienne lors du prélèvement d’eau ou de sa caractérisation in situ, le drone peut être éloigné de la surface de l’eau et ainsi il ne subit plus ou très peu (seulement par le biais du câble du premier treuil et d’un éventuel deuxième treuil) les impacts des perturbations de la surface de l’eau notamment liées à la houle, au courant ou à la présence de la côte à proximité. De ce fait, le système peut être utilisé dans des zones où l’amerrissage est impossible et/ou où l’eau est fortement perturbée (par exemple, dans une rivière) ou de dimension trop faible. De plus, le moyen d'acquisition de données permet des mesures de pression, température et/ou conductivité de l’eau in situ. Il peut ainsi comprendre un capteur de mesure de la pression, de la température et/ou de conductivité de l’eau au sein même du milieu aquatique. Ainsi, l’utilisation de ces données in situ permet de prévoir ou non un prélèvement de l’eau à cet endroit donné (issu de la géolocalisation) et à la profondeur donnée (issue du premier treuil). En effet, si les données mesurées de pression, température et/ou conductivité de l’eau ne sont pas satisfaisantes, un prélèvement de l’eau n’est alors pas nécessaire. En d’autres termes, les données mesurées par le moyen d’acquisition de données permettent d’établir une première sélection de l’eau pour réaliser ou non un prélèvement d’eau. On peut alors réduire le nombre de prélèvements à effectuer. Le prélèvement de l’eau permet de compléter la caractérisation de l’eau qui a été faite par le moyen d’acquisition de données par d’autres mesures complémentaires de l’eau, ces mesures complémentaires n’étant pas réalisables in situ et permettant d’accéder à des caractéristiques complémentaires de caractérisation de l’eau. La combinaison d’un moyen de prélèvement à un moyen d’acquisition de données permet ainsi de rendre plus rapide et plus efficace la caractérisation de l’eau et de cibler plus rapidement la zone d’intérêt, tout en étant précise. Indeed, by maintaining the aerial position during water sampling or its in situ characterization, the drone can be moved away from the water surface and thus it is no longer or very little exposed (only through the cable of the first winch and a possible second winch) the impacts of disturbances to the water surface in particular linked to swell, current or presence of the coast nearby. As a result, the system can be used in areas where landing is impossible and/or where the water is strongly disturbed (for example, in a river) or too small. In addition, the data acquisition means allows measurements of pressure, temperature and/or conductivity of water in situ. It can thus include a sensor for measuring the pressure, temperature and/or conductivity of the water within the aquatic environment itself. Thus, the use of these in situ data makes it possible to predict or not a water withdrawal at this given location (from geolocation) and at the given depth (from the first winch). Indeed, if the measured pressure, temperature and/or conductivity data of the water are not satisfactory, water sampling is then not necessary. In other words, the data measured by the data acquisition means make it possible to establish a first selection of water to carry out or not a water sample. We can then reduce the number of samples to be taken. Sampling the water makes it possible to complete the characterization of the water which was made by the means of data acquisition by other complementary measurements of the water, these complementary measurements not being possible in situ and allowing to access additional water characterization characteristics. The combination of a sampling means with a data acquisition means thus makes it possible to make the characterization of water faster and more efficient and to target the area of interest more quickly, while being precise.
La mesure de la pression, de la température et/ou de la conductibilité permet d’évaluer la densité et/ou la salinité de l’eau. Ainsi, on peut savoir grâce à ces mesures, si au point de géolocalisation identifié et à la profondeur identifiée, l’eau correspond ou non à de l’eau douce. De plus, grâce à la cartographie 3D qui peut être réalisée sur la zone d’intérêt et pour différentes profondeurs d’eau, on peut caractériser la localisation la plus intéressante pour capter l'eau potable, cette localisation pouvant dépendre de la sortie d’une ou plusieurs sources, du courant, de la houle et de la présence de la côte à proximité par exemple. Measuring pressure, temperature and/or conductivity makes it possible to evaluate the density and/or salinity of water. Thus, we can know thanks to these measurements, if at the identified geolocation point and at the identified depth, the water corresponds to fresh water or not. In addition, thanks to 3D mapping which can be carried out on the area of interest and for different water depths, we can characterize the most interesting location for capturing drinking water, this location possibly depending on the outlet of the water. one or more sources, current, swell and the presence of the coast nearby for example.
De préférence, le moyen d’acquisition de données peut permettre la transmission des données en temps réel au moyen de réception/transmission de données. Preferably, the data acquisition means can enable the transmission of data in real time by means of data reception/transmission.
La transmission en temps réel des données de mesure acquises permet d’accélérer la caractérisation et de réduire le temps d’intervention. Real-time transmission of acquired measurement data accelerates characterization and reduces intervention time.
De manière avantageuse, le capteur optique peut comprendre un capteur optique dans le spectre lumineux visible et/ou un capteur optique dans le spectre infrarouge. Les capteurs optiques peuvent être des caméras. Une caméra thermique, aussi appelée caméra infrarouge, détecte et mesure des ondes lumineuses dont le spectre se situe dans le domaine infrarouge. Elle permet de déterminer la température d’un corps par le rayonnement infrarouge qu’il émet. La caméra de visualisation est une caméra optique ou numérique qui permet de visualiser l’environnement sensiblement comme l’œil humain. Elle détecte les objets dans le domaine visible entre le rouge (infrarouge exclu) et le violet (ultraviolet exclu). Advantageously, the optical sensor may comprise an optical sensor in the visible light spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum. The optical sensors can be cameras. A thermal camera, also called an infrared camera, detects and measures light waves whose spectrum is in the infrared range. It makes it possible to determine the temperature of a body by the infrared radiation it emits. The viewing camera is an optical or digital camera that allows you to view the environment much like the human eye. It detects objects in the visible range between red (infrared excluded) and violet (ultraviolet excluded).
Comme le capteur optique est sur le drone aérien, elle est située au-dessus de la surface de l’eau et permet de détecter des variations de couleurs et/ou de température pour déterminer une zone d’intérêt dans laquelle il sera intéressant de réaliser des mesures et/ou de faire des prélèvements d'eau. En analysant à la fois la mesure du capteur optique dans le spectre lumineux visible et celle du capteur optique dans le spectre infrarouge, on peut croiser les données et définir une zone d’intérêt plus précise. Cela permet d’accélérer la caractérisation de l’eau et de mieux cibler la zone où il serait intéressant de capter l'eau douce par exemple. As the optical sensor is on the aerial drone, it is located above the surface of the water and makes it possible to detect variations in color and/or temperature to determine an area of interest in which it will be interesting to carry out measurements and/or taking water samples. By analyzing both the measurement of the optical sensor in the visible light spectrum and that of the optical sensor in the infrared spectrum, we can cross-reference the data and define a more precise area of interest. This makes it possible to accelerate the characterization of the water and to better target the area where it would be interesting to capture fresh water, for example.
De préférence, le moyen d’acquisition de données peut également comprendre un moyen de mesure du pH, du taux d’oxygène dissous dans l’eau et/ou de la turbidité. La température et le pH mesurés peuvent notamment informer sur l’origine de l’eau : ces données peuvent informer sur l’aquifère d’origine, les terrains drainés par cet aquifère, mais également l’origine même de l’eau, que ce soit par exemple une eau météorique (de pluie) infiltrée dans l’aquifère, une eau de mer réinjectée dans l’aquifère, ou une eau de formation/hydrothermale souterraine et profonde. Preferably, the data acquisition means may also include a means of measuring the pH, the level of oxygen dissolved in the water and/or the turbidity. The measured temperature and pH can in particular provide information on the origin of the water: these data can provide information on the original aquifer, the land drained by this aquifer, but also the very origin of the water, whether this either for example meteoric (rain) water infiltrated into the aquifer, sea water reinjected into the aquifer, or deep underground formation/hydrothermal water.
La mesure d’oxygène dissous dans l’eau permet de mesurer la qualité de l’eau. Measuring dissolved oxygen in water allows you to measure water quality.
L'oxygène dissous se réfère au niveau d'oxygène libre, non composé, présent dans l'eau ou d'autres liquides. C'est un paramètre biologique et chimique important dans l'évaluation de la qualité de l'eau en raison de son influence sur les organismes vivants dans un plan d'eau. Un niveau d'oxygène dissous trop élevé ou trop bas peut nuire à la vie aquatique et à la qualité de l'eau. Par exemple, un taux entre 0 et 2 mg d’oxygène dissous par litre (1 litre correspondant à 0.001 m3) d’eau, le taux d'oxygène est insuffisant pour la survie de la plupart des organismes. Entre 2 et 4 mg d’oxygène dissous par litre d’eau, le taux d'oxygène permet seulement à certaines espèces de poissons et d'insectes de survivre. Entre 4 à 7 mg d’oxygène dissous par litre d’eau, le taux d'oxygène est acceptable pour les espèces de poissons d'eau chaude mais il reste faible pour les espèces de poissons d'eau froide alors qu’un taux entre 7 à 11 mg d'oxygène dissous par litre d’eau est idéal pour la plupart des poissons d'eau froide. Dissolved oxygen refers to the level of free, uncompounded oxygen present in water or other liquids. It is an important biological and chemical parameter in the assessment of water quality due to its influence on living organisms in a water body. Too high or too low dissolved oxygen levels can harm aquatic life and water quality. For example, a rate between 0 and 2 mg of dissolved oxygen per liter (1 liter corresponding to 0.001 m3) of water, the oxygen level is insufficient for the survival of most organisms. Between 2 and 4 mg of dissolved oxygen per liter of water, the oxygen level only allows certain species of fish and insects to survive. Between 4 to 7 mg of dissolved oxygen per liter of water, the oxygen level is acceptable for warm water fish species but it remains low for cold water fish species while a level between 7 to 11 mg of dissolved oxygen per liter of water is ideal for most cold water fish.
Lorsque le taux d’oxygène dissous est trop élevé, il peut également être dangereux pour les poissons par exemple. La mesure de turbidité permet d’identifier la qualité de l’eau et les éventuelles particules en suspension qu’elle contient. Toutes ces mesures peuvent être intégrées dans un seul et même capteur tel qu’une sonde autonome à acquisition de données. When the dissolved oxygen level is too high, it can also be dangerous for fish, for example. Turbidity measurement makes it possible to identify the quality of the water and any suspended particles it contains. All these measurements can be integrated into a single sensor such as an autonomous data acquisition probe.
La mesure de la turbidité désigne la teneur d’une eau en particules en suspension et particules colloïdales qui absorbent, diffusent ou réfléchissent la lumière et troublent donc l’eau. Il s’agit donc, comme pour l’oxygène dissous, d’un indicateur de qualité de l’eau. The measurement of turbidity refers to the content of water in suspended particles and colloidal particles which absorb, diffuse or reflect light and therefore cloud the water. It is therefore, as with dissolved oxygen, an indicator of water quality.
Concernant les mesures en milieu aquatique, on mesure la turbidité en unités de turbidité néphélométriques (uTN) à l’aide d’un turbidimètre. Par exemple, à 5 uTN, l’eau est visiblement trouble alors qu’à 25 uTN, elle est noirâtre. Concerning measurements in an aquatic environment, turbidity is measured in nephelometric turbidity units (uTN) using a turbidimeter. For example, at 5 uTN, the water is visibly cloudy while at 25 uTN, it is blackish.
Selon une configuration de l’invention, le système peut comprendre un deuxième treuil monté sur le drone aérien et apte à vider le moyen de prélèvement. En effet, afin d’améliorer la qualité des prélèvements d'eau, il est avantageux de réaliser une opération de rinçage avant chaque prélèvement. Cette opération de rinçage peut notamment comprendre au moins un remplissage du moyen de prélèvement par l’eau du milieu aquatique, suivi d’un vidage du moyen de prélèvement, de préférence au moins trois remplissages, chaque remplissage étant suivi d’un vidage du moyen de prélèvement. According to one configuration of the invention, the system can include a second winch mounted on the aerial drone and capable of emptying the sampling means. Indeed, in order to improve the quality of water samples, it is advantageous to carry out a rinsing operation before each sample. This rinsing operation may in particular comprise at least one filling of the sampling means with water from the aquatic environment, followed by emptying of the sampling means, preferably at least three fillings, each filling being followed by emptying of the means. sampling.
Lorsque le moyen de prélèvement est un réservoir, une extrémité du réservoir peut être rattachée au premier treuil et permet ainsi le remplissage, la deuxième extrémité du réservoir peut alors être rattachée au deuxième treuil. En actionnant le deuxième treuil, on peut alors renverser le réservoir, et donc le vider. When the sampling means is a tank, one end of the tank can be attached to the first winch and thus allows filling, the second end of the tank can then be attached to the second winch. By activating the second winch, you can then overturn the tank, and therefore empty it.
Avantageusement, le moyen de prélèvement peut comprendre plusieurs réservoirs de prélèvement et/ou plusieurs instruments comme des seringues. Ainsi, à un point déterminé (à une localisation déterminée), on peut par exemple prélever de l’eau à différentes profondeurs. A chaque profondeur, on remplit alors un réservoir de prélèvement distinct (ou une seringue distincte). On peut également prélever de l’eau dans un réservoir de prélèvement pour différents points déterminés (à différentes localisations) pour une même profondeur ou pour différentes profondeurs d’eau. Ainsi, le système est très flexible en termes d’utilisations, et il est plus rapide de réaliser des prélèvements. Lorsque la mer est très agitée, cela permet aussi de réduire le temps d’intervention et de limiter le risque de détérioration du matériel. Advantageously, the sampling means may comprise several sampling reservoirs and/or several instruments such as syringes. Thus, at a specific point (at a specific location), we can for example take water at different depths. At each depth, a separate sampling reservoir (or a separate syringe) is then filled. Water can also be taken from a sampling tank for different determined points (at different locations) for the same depth or for different water depths. Thus, the system is very flexible in terms of uses, and it is faster to take samples. When the sea is very rough, this also reduces intervention time and limits the risk of equipment damage.
Préférentiellement, le système peut comprendre un moyen de traitement des images issues du capteur optique, tel qu’un logiciel de traitement d’images. D’une part, ce traitement numérique peut être plus rapide qu’un traitement humain, par exemple par l’établissement de critères préétablis indiqués dans le logiciel et d'autre part, ce traitement d’images peut être réalisé en temps réel, ce qui permet encore de raccourcir le temps d’intervention et de caractérisation de l’eau et de faciliter la prise de décision quant à la définition de la zone d’intérêt. Preferably, the system may include a means of processing images from the optical sensor, such as image processing software. On the one hand, this digital processing can be faster than human processing, for example by establishing pre-established criteria indicated in the software and on the other hand, this image processing can be carried out in real time, which further shortens the intervention and water characterization time and facilitates decision-making as to to the definition of the area of interest.
Une fois le prélèvement d’eau établi, l’eau prélevée peut être analysée en laboratoire. Par exemple, une étude des isotopes de l’eau et des mesures de carbone organique donnent des informations sur le temps de résidence de l’eau dans le réservoir géologique (un aquifère par exemple). Once the water sample has been established, the water sampled can be analyzed in the laboratory. For example, a study of water isotopes and organic carbon measurements provide information on the residence time of water in the geological reservoir (an aquifer for example).
Le temps de résidence de l’eau dans l’aquifère renseigne sur la durée de transfert et donc indirectement sur la perméabilité des terrains. Dans le cas des aquifères karstiques, le temps de résidence peut être extrêmement court (de quelques jours à quelques semaines), ce qui est dû à la présence de cavernes et de vides souterrains. Ces vides, peuvent agir comme des stockages temporaires (tampons) qui vont retarder le transfert de l’eau entre la recharge et l’exutoire. The residence time of water in the aquifer provides information on the transfer duration and therefore indirectly on the permeability of the land. In the case of karst aquifers, the residence time can be extremely short (from a few days to a few weeks), which is due to the presence of caverns and underground voids. These voids can act as temporary storage (buffers) which will delay the transfer of water between the recharge and the outlet.
Le temps de résidence donne également une indication sur la vitesse de renouvellement de l’eau dans l’aquifère. Dans le cas d’aquifère exploité, il s’agit donc d’une information majeure pour estimer la durabilité de la ressource, et améliorer sa gestion durable en établissant des modèles hydrodynamiques. C’est également un paramètre important pour estimer la sensibilité à la pollution de l’aquifère : un aquifère à temps de renouvellement court sera très sensible à l’arrivée potentielle de polluants. Il pourra néanmoins retrouver un bon état chimique si la source de pollution est arrêtée. Un aquifère à temps de résidence important quant à lui, s’il est contaminé, ne pourra pas récupérer rapidement un bon état chimique. The residence time also gives an indication of the speed of water renewal in the aquifer. In the case of an exploited aquifer, this is therefore major information for estimating the sustainability of the resource, and improving its sustainable management by establishing hydrodynamic models. It is also an important parameter for estimating the sensitivity to pollution of the aquifer: an aquifer with a short renewal time will be very sensitive to the potential arrival of pollutants. It can nevertheless return to a good chemical state if the source of pollution is stopped. An aquifer with a long residence time, if contaminated, will not be able to quickly recover a good chemical state.
L’invention concerne également un procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau à partir d’un système tel que décrit précédemment, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes : a) on déplace le drone aérien par voie aérienne au-dessus d’un milieu aquatique. De ce fait, le système et le procédé sont utilisables dans des zones d’accès difficile et/ou dans des zones où les conditions de l’eau (notamment en surface) sont fortement perturbées. Le drone aérien ne nécessite pas de système d’amerrissage. b) on utilise les (au moins un) capteurs optiques pour déterminer une zone d’intérêt dans laquelle l’eau est à caractériser. En utilisant ces capteurs optiques situés sous le drone aérien, on peut visualiser la surface de l’eau à une altitude du drone au-dessus de la surface. Cette visualisation aérienne permet de visualiser une différence de couleur de l’eau (capteur optique dans le domaine du spectre lumineux visible) ou une différence de température (capteur optique dans le spectre infrarouge). Cette différence de couleur et/ou de température peut alors servir à identifier une zone d’intérêt où l’eau sera caractérisée. En utilisant à la fois le capteur optique dans le spectre lumineux visible et le capteur optique dans le spectre infrarouge, on peut resserrer la zone d’intérêt, c’est-à-dire limiter l’étendue de cette zone et donc améliorer sa précision. c) on stabilise le drone aérien en vol stationnaire sur un point prédéterminé au-dessus de la zone d’intérêt déterminée. En restant en vol stationnaire, le drone aérien n’est pas (ou très peu via le premier treuil) soumis aux perturbations de l’eau, et notamment aux perturbations de la surface de l'eau. Le drone aérien est donc ainsi maintenu en sécurité à distance de la surface de l’eau. De plus, le capteur optique peut toujours être utilisé simultanément. Une fois, le drone aérien en vol stationnaire, on acquiert une mesure de localisation à partir du moyen de géolocalisation de manière à pouvoir déterminer avec précision la localisation, puis on utilise le premier treuil pour descendre ledit dispositif d’instrumentation à une première profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique. Ainsi, c’est seulement le câble du treuil qui est soumis à la perturbation de la surface de l’eau. Par conséquent, il est peu perturbé et les mesures restent précises (les mesures et prélèvements réalisés sont faits à la localisation déterminée). d) on acquiert au moins les mesures de pression, température et/ou conductivité, et éventuellement de taux d’oxygène dans l’eau, de turbidité et/ou de pH, par le moyen d’acquisition de données, pour réaliser une première caractérisation de l’eau. Par ces mesures de pression, température et/ou conductivité, et éventuellement de taux d’oxygène dans l’eau, de turbidité et/ou de pH, on peut déterminer des premières caractéristiques de l’eau telles que la densité et/ou la salinité de l’eau et donc identifier par exemple s’il s’agit ou non d’eau potable (l’eau est considérée potable si sa salinité est inférieure à 0.2g/L suivant les normes OMS). De préférence, on peut acquérir les mesures en temps réel. Cela permet une analyse plus rapide et d’éviter un prélèvement d’eau inutile si la salinité est trop élevée par exemple. e) on réalise un prélèvement de l’eau dans le milieu aquatique à la première profondeur par le moyen de prélèvement (un réservoir ou une seringue de prélèvement par exemple) et on effectue des analyses complémentaires sur l’eau prélevée pour réaliser une deuxième caractérisation de l’eau. L’eau prélevée permet des analyses complémentaires en laboratoire, ces analyses complémentaires n’étant pas possibles directement in situ et permettant de définir des deuxièmes caractéristiques de l’eau ou d’affiner les premières caractéristiques de l’eau pour les rendre plus précises. The invention also relates to a method for characterizing and sampling water from a system as described above, for which at least the following steps are carried out: a) the aerial drone is moved by air above an aquatic environment. As a result, the system and the method can be used in areas of difficult access and/or in areas where water conditions (particularly on the surface) are strongly disturbed. The aerial drone does not require a landing system. b) the (at least one) optical sensors are used to determine a zone of interest in which the water is to be characterized. Using these optical sensors located beneath the aerial drone, one can view the water surface at an altitude of the drone above the surface. This aerial visualization allows you to visualize a difference in water color (optical sensor in the visible light spectrum) or a temperature difference (optical sensor in the infrared spectrum). This difference in color and/or temperature can then be used to identify an area of interest where the water will be characterized. By using both the optical sensor in the visible light spectrum and the optical sensor in the infrared spectrum, we can narrow the area of interest, that is to say limit the extent of this area and therefore improve its precision. . c) the aerial drone is stabilized in hover at a predetermined point above the determined area of interest. By remaining in hover, the aerial drone is not (or very little via the first winch) subject to water disturbances, and in particular to disturbances of the water surface. The aerial drone is therefore kept safely away from the water surface. Additionally, the optical sensor can still be used simultaneously. Once the aerial drone is hovering, a location measurement is acquired from the geolocation means so as to be able to precisely determine the location, then the first winch is used to lower said instrumentation device to a first predetermined depth. in the aquatic environment. Thus, it is only the winch cable that is subject to the disturbance of the water surface. Consequently, it is little disturbed and the measurements remain precise (the measurements and samples taken are taken at the determined location). d) we acquire at least the pressure, temperature and/or conductivity measurements, and possibly the oxygen level in the water, turbidity and/or pH, by the data acquisition means, to carry out a first water characterization. By these measurements of pressure, temperature and/or conductivity, and possibly the oxygen level in the water, turbidity and/or pH, it is possible to determine the first characteristics of the water such as the density and/or the salinity of the water and therefore identify, for example, whether or not it is drinking water (water is considered drinkable if its salinity is less than 0.2g/L according to WHO standards). Preferably, the measurements can be acquired in real time. This allows for faster analysis and avoids unnecessary water sampling if the salinity is too high, for example. e) water is sampled in the aquatic environment at the first depth using the sampling means (a reservoir or a sampling syringe for example) and additional analyzes are carried out on the water sampled to carry out a second characterization some water. The water sampled allows additional analyzes in the laboratory, these additional analyzes not being possible directly in situ and making it possible to define second characteristics of the water or to refine the first characteristics of the water to make them more precise.
Préférentiellement, à l’étape e), on peut réaliser un prélèvement de l’eau dans le milieu aquatique à la première profondeur par le moyen de prélèvement si les données acquises de pression, température et conductivité, et éventuellement de pH, de taux d’oxygène dissous dans l’eau et/ou de turbidité, vérifient des critères prédéterminés, par exemple si la salinité de l’eau, déterminée à partir des mesures est inférieure à 10% de la salinité du milieu environnant. Sinon, on peut déplacer le drone aérien sur un autre point de la zone d’intérêt déterminée et on reprend à partir de l’étape c). Si les critères prédéterminés ne sont pas vérifiés (si la salinité est trop élevée), le point est jugé non intéressant, le prélèvement n'est alors pas nécessaire et le processus consiste à trouver un autre point au-dessus de la zone d’intérêt déterminée. Avantageusement, à l'étape e), avant de réaliser chaque prélèvement d'eau, on peut effectuer une phase de rinçage du moyen de prélèvement, cette phase de rinçage comprenant au moins trois répétitions de la séquence dans laquelle, on remplit le moyen de prélèvement avec l’eau du milieu aquatique et on vide l’eau du moyen de prélèvement, de préférence à l’aide d’un deuxième treuil. Ces phases de rinçage permettent d’améliorer la précision de la caractérisation de l’eau. Preferably, in step e), water can be sampled in the aquatic environment at the first depth by the sampling means if the data acquired from pressure, temperature and conductivity, and possibly pH, dissolved oxygen level in the water and/or turbidity, check predetermined criteria, for example if the salinity of the water, determined from the measurements, is less than 10% of the salinity of the surrounding environment. Otherwise, we can move the aerial drone to another point in the determined area of interest and we continue from step c). If the predetermined criteria are not verified (if the salinity is too high), the point is deemed not of interest, sampling is then not necessary and the process consists of finding another point above the area of interest determined. Advantageously, in step e), before carrying out each water sampling, a rinsing phase of the sampling means can be carried out, this rinsing phase comprising at least three repetitions of the sequence in which the means of sampling are filled. sampling with water from the aquatic environment and the water is emptied from the sampling means, preferably using a second winch. These rinsing phases make it possible to improve the precision of water characterization.
Selon une configuration de l’invention, les analyses complémentaires de l’eau peuvent comprendre une analyse des isotopes de l’eau et/ou des mesures chimiques comprenant de préférence des mesures de carbone organique. Ces analyses donnent des informations du temps de résidence de l’eau dans son réservoir géologique. According to one configuration of the invention, the complementary analyzes of the water may include an analysis of water isotopes and/or chemical measurements preferably including measurements of organic carbon. These analyzes provide information on the residence time of water in its geological reservoir.
Selon une mise en œuvre de l’invention, on peut acquérir différentes mesures à l’aide du moyen d’acquisition de données à différentes premières profondeurs prédéterminées et/ou à différents points prédéterminés au-dessus de la zone d’intérêt déterminée. Ainsi, on peut établir une cartographie de la caractérisation de l’eau dans la zone d’intérêt et ainsi identifier l’endroit le plus intéressant pour capter l’eau douce par exemple. According to one implementation of the invention, different measurements can be acquired using the data acquisition means at different first predetermined depths and/or at different predetermined points above the determined area of interest. Thus, we can establish a map of the characterization of water in the area of interest and thus identify the most interesting place to capture fresh water, for example.
De préférence, en un même point prédéterminé de la zone d’intérêt et à plusieurs profondeurs d’eau, on peut acquérir les mesures par le moyen d’acquisition de données et de préférence, on peut prélever de l’eau par le moyen de prélèvement, sans avoir à remonter le dispositif d’instrumentation par le premier treuil. Ainsi, la caractérisation de l’eau est plus précise et la cartographie qui peut être établie peut également être plus précise. De plus, en prélevant l’eau sans avoir à remonter le dispositif d'instrumentation, le temps d'intervention est réduit. De manière préférée, ces prélèvements et acquisitions peuvent être réalisés en temps réel pour encore accélérer la caractérisation de l’eau et éventuellement gagner encore en précision. Preferably, at the same predetermined point in the area of interest and at several water depths, the measurements can be acquired by means of data acquisition and preferably, water can be sampled by means of sampling, without having to reassemble the instrumentation device by the first winch. Thus, the characterization of the water is more precise and the mapping that can be established can also be more precise. In addition, by sampling the water without having to reassemble the instrumentation device, intervention time is reduced. Preferably, these samples and acquisitions can be carried out in real time to further accelerate the characterization of the water and possibly further gain in precision.
Selon une variante avantageuse de l’invention, le drone aérien, le capteur optique, le moyen de géolocalisation, le premier treuil et l’éventuel deuxième treuil peuvent être pilotés par plusieurs moyens de pilotage. Par exemple, le drone aérien, le capteur optique, le moyen de géolocalisation peuvent être commandés par un premier moyen de pilotage (commande d’un premier utilisateur par exemple) et la commande du premier treuil, et de l’éventuel deuxième treuil, peut être pilotée par un deuxième moyen de pilotage (commande d’un deuxième utilisateur distinct du premier utilisateur par exemple). Ainsi, le premier utilisateur peut se concentrer exclusivement sur le pilotage du drone aérien et le deuxième utilisateur s’occupe de la manipulation du dispositif d’instrumentation pour réaliser les mesures et/ou les prélèvements nécessaires (et l’éventuel rinçage du moyen de prélèvement par le biais du deuxième treuil). Ainsi, les opérations sont sécurisées et le risque de perte matérielle du système est réduit, chaque utilisateur ayant une unique fonction. According to an advantageous variant of the invention, the aerial drone, the optical sensor, the geolocation means, the first winch and the possible second winch can be controlled by several control means. For example, the aerial drone, the optical sensor, the means of geolocation can be controlled by a first control means (control of a first user for example) and the control of the first winch, and the possible second winch, can be controlled by a second control means (control of a second user distinct from the first user for example). Thus, the first user can concentrate exclusively on piloting the aerial drone and the second user takes care of manipulating the instrumentation device to carry out the necessary measurements and/or samples (and the possible rinsing of the sampling means through the second winch). Thus, operations are secure and the risk of hardware loss of the system is reduced, each user having a unique function.
Alternativement, le premier utilisateur et le deuxième utilisateur (leurs commandes/moyens de pilotage) peuvent être remplacés par un ordinateur. Alternatively, the first user and the second user (their controls/control means) can be replaced by a computer.
De préférence, on peut réaliser un traitement numérique des images issues du capteur optique pour déterminer la zone d’intérêt. Ce traitement numérique peut permettre de resserrer la zone d’intérêt en limitant son étendue ou obtenir la zone d’intérêt plus rapidement ou de manière plus efficace. Par exemple, le traitement numérique peut comprendre un traitement des données d’un capteur optique dans le spectre lumineux visible et un traitement des données du capteur optique dans le spectre infrarouge. Preferably, digital processing of the images from the optical sensor can be carried out to determine the area of interest. This digital processing can make it possible to narrow the area of interest by limiting its extent or obtain the area of interest more quickly or more efficiently. For example, the digital processing may include processing of data from an optical sensor in the visible light spectrum and processing of data from the optical sensor in the infrared spectrum.
La figure 1 illustre, de manière schématique et non limitative, un premier mode de réalisation du système de caractérisation et de prélèvement d’eau aéroporté. Figure 1 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a first embodiment of the airborne water characterization and sampling system.
Ce système comprend un drone aérien 1 qui ne comprend pas de système d’amerrissage. un capteur optique 2, tel qu’une caméra, est fixé sur le drone aérien 1 . le capteur optique 2 est positionné de manière à permettre l’enregistrement d’images visuelles et/ou thermiques en dessous du drone (en dessous lorsque le drone est en vol ou en vol stationnaire) de manière à visualiser la surface de l’eau située en dessous du drone. This system includes an aerial drone 1 which does not include a landing system. an optical sensor 2, such as a camera, is fixed on the aerial drone 1. the optical sensor 2 is positioned so as to allow the recording of visual and/or thermal images below the drone (below when the drone is in flight or hovering) so as to visualize the surface of the water located below the drone.
Le système comprend également un treuil 3 sur lequel un câble peut être enroulé ou déroulé. Le treuil 3 est monté sur le drone aérien 1 . Une extrémité du câble est fixée au treuil 3. A l’autre extrémité du câble, un dispositif d'instrumentation est fixé. The system also includes a winch 3 on which a cable can be wound or unwound. The winch 3 is mounted on the aerial drone 1. One end of the cable is attached to the winch 3. At the other end of the cable, an instrumentation device is attached.
Le dispositif d’instrumentation comprend un réservoir de prélèvement 4b et une sonde autonome à acquisition de données 4a pour la mesure de la pression, de la température, de la conductivité, du pH, du taux d’oxygène dissous dans l'eau et de la turbidité de l’eau. The instrumentation device comprises a sampling tank 4b and an autonomous data acquisition probe 4a for measuring pressure, temperature, conductivity, pH, dissolved oxygen level in water and water turbidity.
Lorsque le treuil est activé dans une première position, le câble est déroulé et le dispositif d’instrumentation est alors positionné jusqu’à une certaine profondeur en dessous de la surface de l'eau. A l’inverse, lorsque le treuil est activé dans une deuxième position, le câble est enroulé ce qui permet de récupérer le dispositif d'instrumentation. Ainsi, on peut récupérer l’eau prélevée dans le réservoir de prélèvement 4b. De plus, si les mesures de la sonde autonome à acquisition de données 4a n’ont pas été transmises en temps réel et ont été conservées dans une carte électronique, un utilisateur peut alors récupérer cette carte et les données associées qui y ont été enregistrées. When the winch is activated in a first position, the cable is unwound and the instrumentation device is then positioned to a certain depth below the water surface. Conversely, when the winch is activated in a second position, the cable is wound which allows the instrumentation device to be recovered. Thus, the water taken from the sampling tank 4b can be recovered. Additionally, if the probe measurements autonomous data acquisition 4a have not been transmitted in real time and have been stored in an electronic card, a user can then recover this card and the associated data which have been recorded there.
Comme illustré, un premier utilisateur 6a peut piloter le drone, à savoir sa trajectoire, par le biais du capteur optique 2 et d’un moyen de géolocalisation compris dans le drone aérien 1 et un autre utilisateur 6b peut piloter le premier treuil 3 de manière à descendre ou à remonter le dispositif d’instrumentation. As illustrated, a first user 6a can control the drone, namely its trajectory, by means of the optical sensor 2 and a geolocation means included in the aerial drone 1 and another user 6b can control the first winch 3 so as to to lower or raise the instrumentation device.
Alternativement, les deux pilotes pourraient être remplacés par un ordinateur (tel que sur la figure 2 décrite ultérieurement). Le procédé (ou le système) est alors mis en oeuvre par ordinateur et est automatique. Alternatively, both drivers could be replaced by a computer (such as in Figure 2 described later). The process (or system) is then implemented by computer and is automatic.
La figure 2 illustre, de manière schématique et non limitative, un deuxième mode de réalisation du système de caractérisation et de prélèvement d’eau aéroporté. Figure 2 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second embodiment of the airborne water characterization and sampling system.
Les références identiques à celles de la figure 1 correspondent aux mêmes éléments et ne seront pas redétaillés. References identical to those in Figure 1 correspond to the same elements and will not be detailed.
Ce système se distingue de la figure 1 par un deuxième treuil 7 également monté sur le drone aérien 1 . This system is distinguished from Figure 1 by a second winch 7 also mounted on the aerial drone 1.
Une extrémité d’un deuxième câble est fixée à ce deuxième treuil 7. L’autre extrémité du deuxième câble est fixée sur une extrémité du réservoir de prélèvement 4b, l’autre extrémité du réservoir étant reliée au premier câble fixé au premier treuil 3. One end of a second cable is fixed to this second winch 7. The other end of the second cable is fixed to one end of the sampling tank 4b, the other end of the tank being connected to the first cable fixed to the first winch 3.
Pour descendre le dispositif d’instrumentation à une profondeur prédéterminée, les premier et deuxième câbles du premier treuil 3 et du deuxième treuil 7 sont déroulés simultanément et le dispositif d'instrumentation est alors positionné jusqu’à une certaine profondeur en dessous de la surface de l'eau. Le prélèvement d’eau peut alors avoir lieu. Pour vider le réservoir de prélèvement 4b (pour le rincer par exemple), le treuil est activé pour enrouler le deuxième câble. To lower the instrumentation device to a predetermined depth, the first and second cables of the first winch 3 and the second winch 7 are unwound simultaneously and the instrumentation device is then positioned up to a certain depth below the surface of the instrumentation device. the water. Water sampling can then take place. To empty the sampling tank 4b (to rinse it for example), the winch is activated to wind up the second cable.
De plus, un ordinateur 6c peut alors récupérer les données de la sonde autonome à acquisition de données 4a, en temps réel ou récupérer les données enregistrées sur une carte électronique si les mesures de la sonde autonome à acquisition de données 4a n’ont pas été transmises en temps réel mais conservées dans la carte électronique. In addition, a computer 6c can then recover the data from the autonomous data acquisition probe 4a, in real time or recover the data recorded on an electronic card if the measurements of the autonomous data acquisition probe 4a have not been transmitted in real time but preserved in the electronic card.
Comme illustré, l’ordinateur 6c (alternativement un premier utilisateur comme sur la figure 1 ) peut piloter le drone, à savoir sa trajectoire, par le biais du capteur optique 2 et d’un moyen de géolocalisation compris dans le drone aérien 1 et l’ordinateur 6c (alternativement un autre utilisateur 6b) peut piloter le premier treuil 3 de manière à descendre ou à remonter le dispositif d’instrumentation. Lorsque le procédé et le système sont mis en œuvre par ordinateur, ils sont automatiques. Comme discuté, l'ordinateur peut être remplacé par deux utilisateurs comme sur la figure 1 , un pour piloter notamment le drone et l’autre pour piloter le premier treuil. As illustrated, the computer 6c (alternatively a first user as in Figure 1) can control the drone, namely its trajectory, by means of the optical sensor 2 and a geolocation means included in the aerial drone 1 and l The computer 6c (alternatively another user 6b) can control the first winch 3 so as to lower or raise the instrumentation device. When the method and system are implemented by computer, they are automatic. As discussed, the computer can be replaced by two users as in Figure 1, one to control the drone in particular and the other to control the first winch.
La figure 3 illustre, de manière schématique et non limitative, une première variante du procédé de caractérisation et de prélèvement d'eau selon l’invention. Figure 3 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a first variant of the water characterization and sampling method according to the invention.
Dans ce procédé, on réalise au moins les étapes suivantes : a) on déplace Dep le drone aérien par voie aérienne au-dessus d’un milieu aquatique, b) on utilise Cam le capteur optique pour déterminer une zone d’intérêt ZI dans laquelle l’eau est à caractériser en déterminant des variations de couleur et/ou de température sur la surface de l’eau à partir du capteur optique, c) on stabilise Stat le drone aérien en vol stationnaire sur un point prédéterminé Pt au-dessus de la zone d’intérêt déterminée et on acquiert une mesure de localisation du point déterminé Pt à partir du moyen de géolocalisation puis on utilise le premier treuil pour descendre le dispositif d’instrumentation à une première profondeur prédéterminée Pf dans le milieu aquatique, d) on acquiert Acq au moins les mesures de pression, température et conductivité, et éventuellement de pH, de taux d’oxygène dissous dans l’eau et/ou de turbidité par le moyen d’acquisition de données, pour réaliser une première caractérisation de l’eau, de préférence on acquiert les mesures en temps réel, e) on réalise Prel un prélèvement de l’eau dans le milieu aquatique à la première profondeur prédéterminée Pf par le moyen de prélèvement et on effectue des analyses complémentaires sur l’eau prélevée pour réaliser une deuxième caractérisation de l’eau. In this method, we carry out at least the following steps: a) we move Dep the aerial drone by air above an aquatic environment, b) we use Cam the optical sensor to determine a zone of interest ZI in which the water is to be characterized by determining variations in color and/or temperature on the surface of the water from the optical sensor, c) Stat the aerial drone is stabilized in hover on a predetermined point Pt above the determined area of interest and we acquire a location measurement of the determined point Pt from the geolocation means then we use the first winch to lower the instrumentation device to a first predetermined depth Pf in the aquatic environment, d) we Acq acquires at least the pressure, temperature and conductivity measurements, and possibly pH, dissolved oxygen level in water and/or turbidity by the data acquisition means, to carry out a first characterization of the water, preferably the measurements are acquired in real time, e) a sample of water is carried out Prel in the aquatic environment at the first predetermined depth Pf by the sampling means and additional analyzes are carried out on the water sampled for carry out a second characterization of the water.
Une fois le prélèvement d’eau réalisé à la première profondeur prédéterminée Pf, il est possible de modifier la profondeur d’eau pour reprendre le procédé à partir de l'étape c). Once water sampling has been carried out at the first predetermined depth Pf, it is possible to modify the water depth to resume the process from step c).
Il est également possible de modifier le point déterminé Pt pour réaliser la caractérisation de l’eau et/ou son prélèvement à un autre point déterminé Pt de la zone d’intérêt ZI. It is also possible to modify the determined point Pt to carry out the characterization of the water and/or its sampling at another determined point Pt of the zone of interest ZI.
A partir de ces données de mesures de caractérisation in situ et d’éventuelles deuxièmes caractérisations au laboratoire à partir des prélèvements d’eau, il est possible d’établir une cartographie des caractéristiques de l’eau dans la zone d’intérêt ZI en fonction de la profondeur d’eau Pf et des points déterminés Pt. From these in situ characterization measurement data and possible second characterizations in the laboratory from water samples, it is possible to establish a map of the water characteristics in the ZI zone of interest depending on of the water depth Pf and the determined points Pt.
Sur la figure, la flèche en trait mixte montre une répétition optionnelle des étapes c) à e). In the figure, the phantom arrow shows an optional repetition of steps c) to e).
La figure 4 illustre, de manière schématique et non limitative, une deuxième variante du procédé de caractérisation et de prélèvement d'eau selon l’invention. Les références identiques à celle de la figure 3 correspondent aux mêmes éléments et ne seront pas redétaillés. Figure 4 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second variant of the water characterization and sampling method according to the invention. References identical to those in Figure 3 correspond to the same elements and will not be detailed.
Cette figure se distingue de la figure 3 par l’ajout d’une étape de rinçage Rin du moyen de prélèvement avant l’étape de prélèvement Prel. De ce fait, après avoir réalisé l’étape d) d’acquisition Acq des données par le moyen d’acquisition des données, on peut rincer le moyen de prélèvement de manière à éviter toute pollution de l’échantillon de prélèvement.This figure differs from Figure 3 by the addition of a rinsing step Rin of the sampling means before the Prel sampling step. Therefore, after having carried out step d) of acquisition Acq of the data by the data acquisition means, the sampling means can be rinsed so as to avoid any pollution of the sampling sample.
Une fois le prélèvement d’eau réalisé à la première profondeur prédéterminée Pf, il est possible de modifier la profondeur d’eau pour reprendre le procédé à partir de l'étape c). Once water sampling has been carried out at the first predetermined depth Pf, it is possible to modify the water depth to resume the process from step c).
Il est également possible de modifier le point déterminé Pt pour réaliser la caractérisation de l’eau et/ou son prélèvement à un autre point déterminé Pt de la zone d’intérêt ZI. It is also possible to modify the determined point Pt to carry out the characterization of the water and/or its sampling at another determined point Pt of the zone of interest ZI.
A partir de ces données de mesures de caractérisation in situ et d’éventuelles deuxièmes caractérisations au laboratoire à partir des prélèvements d’eau, il est possible d’établir une cartographie des caractéristiques de l’eau dans la zone d’intérêt ZI en fonction de la profondeur d’eau Pf et des points déterminés Pt. From these in situ characterization measurement data and possible second characterizations in the laboratory from water samples, it is possible to establish a map of the water characteristics in the zone of interest ZI depending on of the water depth Pf and the determined points Pt.
Sur la figure, la flèche en trait mixte montre une répétition optionnelle des étapes c) à e). In the figure, the phantom arrow shows an optional repetition of steps c) to e).
Il est important de préciser que, sur les figures 3 et 4, l’étape de prélèvement (et l’éventuelle phase de rinçage préalable) peut ne pas être réalisée si les données issues de l’étape d) d’acquisition ne sont pas satisfaisantes (si la salinité de l’eau est trop élevée par exemple supérieure à 5g/L) . Dans ce cas, le drone est déplacé vers un nouveau point déterminé dans la zone d’intérêt et le procédé est repris une fois que le drone aérien est en vol stationnaire au-dessus de ce nouveau point déterminé. It is important to specify that, in Figures 3 and 4, the sampling step (and the possible preliminary rinsing phase) may not be carried out if the data from acquisition step d) are not satisfactory (if the salinity of the water is too high, for example greater than 5g/L). In this case, the drone is moved to a new determined point in the area of interest and the process is resumed once the aerial drone is hovering above this new determined point.
Le système et le procédé ne sont pas limités aux exemples décrits mais embrassent au contraire les variantes sans sortir du cadre de l’invention. The system and the method are not limited to the examples described but on the contrary embrace the variants without departing from the scope of the invention.

Claims

Revendications Claims
1. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d'eau d’un milieu aquatique comprenant un drone aérien (1), le drone aérien (1) comprenant un capteur optique (2) et un moyen de réception/transmission de données comprenant un moyen de géolocalisation, le système comprenant un dispositif d’instrumentation comprenant au moins un moyen de prélèvement (4b) de l’eau d’un milieu aquatique, un premier treuil (3) monté sur le drone aérien (1) et apte à positionner le dispositif d'instrumentation à une profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique, caractérisé en ce que le drone aérien (1) est apte à être maintenu en position aérienne lors du prélèvement et/ou de la caractérisation de l’eau et en ce que le dispositif d’instrumentation comprend un moyen d’acquisition de données (4a) pour mesurer au moins la pression, la température et/ou la conductivité de l’eau au sein du milieu aquatique et permettant de préférence la transmission des données en temps réel au moyen de réception/transmission de données. 1. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment comprising an aerial drone (1), the aerial drone (1) comprising an optical sensor (2) and a data reception/transmission means comprising a means geolocation, the system comprising an instrumentation device comprising at least one means (4b) for sampling water from an aquatic environment, a first winch (3) mounted on the aerial drone (1) and capable of positioning the instrumentation device at a predetermined depth in the aquatic environment, characterized in that the aerial drone (1) is able to be maintained in an aerial position during the sampling and/or characterization of the water and in that the device instrumentation comprises data acquisition means (4a) for measuring at least the pressure, temperature and/or conductivity of water within the aquatic environment and preferably allowing the transmission of data in real time by means reception/transmission of data.
2. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d’eau d’un milieu aquatique selon la revendication 1 , pour lequel le capteur optique (2) comprend un capteur optique dans le spectre visible et/ou un capteur optique dans le spectre infrarouge. 2. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment according to claim 1, for which the optical sensor (2) comprises an optical sensor in the visible spectrum and/or an optical sensor in the infrared spectrum.
3. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d’eau d’un milieu aquatique selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le moyen d’acquisition de données (4a) comprend un moyen de mesure du pH, du taux d’oxygène dissous dans l’eau et/ou de la turbidité. 3. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment according to one of the preceding claims, for which the data acquisition means (4a) comprises means for measuring the pH, the oxygen level dissolved in water and/or turbidity.
4. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d’eau d’un milieu aquatique selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le système comprend un deuxième treuil (4) monté sur le drone aérien (1 ) et apte à vider le moyen de prélèvement (4b). 4. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment according to one of the preceding claims, for which the system comprises a second winch (4) mounted on the aerial drone (1) and capable of emptying the means sampling (4b).
5. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d'eau d’un milieu aquatique selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le moyen de prélèvement (4b) comprend plusieurs réservoirs de prélèvement. 5. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment according to one of the preceding claims, for which the sampling means (4b) comprises several sampling tanks.
6. Système aéroporté de caractérisation et de prélèvement d'eau d’un milieu aquatique selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le système comprend un moyen de traitement des images issues du capteur optique (2). 6. Airborne system for characterizing and sampling water from an aquatic environment according to one of the preceding claims, for which the system comprises means for processing images from the optical sensor (2).
7. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau à partir d’un système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes : a) on déplace (Dep) le drone aérien (1 ) par voie aérienne au-dessus d’un milieu aquatique, b) on utilise (Cam) le capteur optique (2) pour déterminer une zone d’intérêt (ZI) dans laquelle l’eau est à caractériser, c) on stabilise (Stab) le drone aérien (1 ) en vol stationnaire sur un point prédéterminé (Pt) au-dessus de la zone d’intérêt (ZI) déterminée, et on acquiert une mesure de localisation à partir du moyen de géolocalisation puis on utilise le premier treuil (3) pour descendre ledit dispositif d’instrumentation à une première profondeur prédéterminée dans le milieu aquatique, d) on acquiert (Acq) au moins les mesures de pression, température et conductivité par le moyen d’acquisition de données (4a), pour réaliser une première caractérisation de l’eau, de préférence on acquiert lesdites mesures en temps réel, e) on réalise (Prel) un prélèvement de l’eau dans ledit milieu aquatique à ladite première profondeur prédéterminée (Pf) par le moyen de prélèvement (4b), et on effectue des analyses complémentaires sur l’eau prélevée pour réaliser une deuxième caractérisation de l’eau. 7. Method for characterizing and sampling water from a system according to one of the preceding claims, for which at least the following steps are carried out: a) the aerial drone (1) is moved (Dep) by aerial above an aquatic environment, b) we use (Cam) the optical sensor (2) to determine a zone of interest (ZI) in which the water is to be characterized, c) we stabilize (Stab) the aerial drone (1) in hovering on a predetermined point (Pt) above the determined zone of interest (ZI), and a location measurement is acquired from the geolocation means then the first winch (3) is used to lower said instrumentation device to a first predetermined depth in the aquatic environment, d) we acquire (Acq) at least the pressure, temperature and conductivity measurements by the data acquisition means (4a), to carry out a first characterization of the water, preferably we acquires said measurements in real time, e) a water sample is carried out (Prel) in said aquatic environment at said first predetermined depth (Pf) by the sampling means (4b), and additional analyzes are carried out on the water taken to carry out a second characterization of the water.
8. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon la revendication 7, pour lequel, à l’étape e), on réalise (Prel) un prélèvement de l’eau dans ledit milieu aquatique à ladite première profondeur par le moyen de prélèvement si les données acquises de pression, température et conductivité vérifient des critères prédéterminés, et sinon, on déplace le drone aérien (1 ) sur un autre point de la zone d’intérêt déterminée et on reprend à partir de l’étape c). 8. Method for characterizing and sampling water according to claim 7, for which, in step e), a sampling of water is carried out (Prel) in said aquatic environment at said first depth by the sampling means if the acquired pressure, temperature and conductivity data verify predetermined criteria, and if not, we move the aerial drone (1) to another point in the determined zone of interest and we continue from step c).
9. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’une des revendications 7 ou9. Process for characterizing and sampling water according to one of claims 7 or
8, dans lequel, à l’étape e), avant de réaliser chaque prélèvement d’eau, on effectue une phase de rinçage (Rin) du moyen de prélèvement, cette phase de rinçage comprenant au moins trois répétitions de la séquence dans laquelle, on remplit le moyen de prélèvement (4b) avec l’eau du milieu aquatique et on vide l’eau du moyen de prélèvement (4b), de préférence à l’aide d’un deuxième treuil (7). 8, in which, in step e), before carrying out each water sample, a rinsing phase (Rin) of the sampling means is carried out, this rinsing phase comprising at least three repetitions of the sequence in which, the sampling means (4b) is filled with water from the aquatic environment and the water is emptied from the sampling means (4b), preferably using a second winch (7).
10. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’une des revendications 7 à 9, pour lequel les analyses complémentaires de l’eau comprennent une analyse des isotopes de l’eau et/ou des mesures chimiques comprenant de préférence des mesures de carbone organique. 10. Method for characterizing and sampling water according to one of claims 7 to 9, for which the additional analyzes of the water comprise an analysis of water isotopes and/or chemical measurements preferably comprising measurements of organic carbon.
11 . Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’une des revendications 7 à 10, pour lequel on acquiert différentes mesures à l’aide du moyen d’acquisition de données (4a) à différentes premières profondeurs prédéterminées (Pf) et/ou à différents points prédéterminés (Pt) au-dessus de la zone d’intérêt (ZI) déterminée. 11. Method for characterizing and sampling water according to one of claims 7 to 10, for which different measurements are acquired using the data acquisition means (4a) at different first predetermined depths (Pf) and/or at different predetermined points (Pt) above the determined zone of interest (ZI).
12. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon la revendication 11 , pour lequel, en un même point prédéterminé (Pt) de la zone d’intérêt et à plusieurs profondeurs d’eau (Pf), on acquiert les mesures par le moyen d’acquisition de données (4a) et de préférence, on prélève de l’eau par le moyen de prélèvement (4b), sans avoir à remonter le dispositif d’instrumentation par le premier treuil (3) et de manière préférée en temps réel. 12. Method for characterizing and sampling water according to claim 11, for which, at the same predetermined point (Pt) of the zone of interest and at several water depths (Pf), the measurements are acquired by the means of acquiring data (4a) and preferably, water is taken by the sampling means (4b), without having to raise the instrumentation device by the first winch (3) and preferably in real time.
13. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’une des revendications 7 à 12, pour lequel le drone aérien (1), le capteur optique (2), le moyen de géolocalisation, le premier treuil et l’éventuel deuxième treuil sont pilotés par plusieurs moyens de pilotage. 13. Method for characterizing and sampling water according to one of claims 7 to 12, for which the aerial drone (1), the optical sensor (2), the geolocation means, the first winch and the possible second winch are controlled by several control means.
14. Procédé de caractérisation et de prélèvement d’eau selon l’une des revendications 7 à 13, pour lequel on réalise un traitement numérique des images issues du capteur optique (2) pour déterminer la zone d’intérêt. 14. Method for characterizing and sampling water according to one of claims 7 to 13, for which digital processing of the images from the optical sensor (2) is carried out to determine the area of interest.
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