Une solution basée sur l'apprentissage automatique pourrait aider les pompiers à contourner les backdrafts mortels

Une solution basée sur l’apprentissage automatique pourrait aider les pompiers à contourner les backdrafts mortels

Pour savoir comment les pompiers pouvaient anticiper les événements de backdraft mortels sur le terrain, les chercheurs du NIST ont mené des centaines d’expériences d’incendie tout en prenant une pléthore de mesures. Beaucoup de ces tests ont abouti à un backdraft, qui a provoqué l’éclatement de boules de feu depuis l’ouverture d’une chambre métallique. Crédit : D. Stewart/NIST

Un manque d’oxygène peut réduire même la flamme la plus furieuse en cendres fumantes. Mais lorsque l’air frais se précipite, disons après qu’un pompier a ouvert une fenêtre ou une porte d’une pièce, l’incendie peut être soudainement et violemment ressuscité. Ce phénomène explosif, appelé backdraft, peut être mortel et difficile à anticiper pour les pompiers.

Maintenant, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont élaboré un plan pour informer les pompiers des dangers qui se cachent derrière des portes closes. L’équipe a obtenu des données de centaines de backdrafts en laboratoire pour les utiliser comme base d’un modèle capable de prédire les backdrafts. Les résultats d’une nouvelle étude, décrits lors de la Conférence de recherche et d’applications sur la suppression, la détection et la signalisation de 2022, suggèrent que le modèle offre une solution viable pour faire des prédictions basées sur des mesures particulières. À l’avenir, l’équipe cherche à mettre en œuvre la technologie dans des dispositifs à petite échelle que les pompiers pourraient déployer sur le terrain pour éviter ou s’adapter à des conditions dangereuses.

Actuellement, les pompiers recherchent des indicateurs visuels d’un backdraft potentiel, y compris des fenêtres tachées de suie, de la fumée s’échappant par de petites ouvertures et l’absence de flammes. Si les signaux sont présents, ils peuvent ventiler la pièce en créant des trous dans son plafond pour réduire leur risque. Sinon, ils peuvent charger directement. En fin de compte, les premiers intervenants doivent se fier à leurs yeux dans un environnement brumeux pour deviner l’action correcte. Et deviner mal pourrait avoir un coût élevé.

« Si vous pouvez prendre des mesures sur place et connaître de manière fiable la probabilité d’un backdraft, vous pouvez ouvrir une porte sans prendre autant de risques. Ou vous pouvez être plus sûr que vous devez refroidir le compartiment avant d’entrer, soit en ventiler ou arroser l’espace à travers de petites ouvertures », a déclaré Ryan Falkenstein-Smith, ingénieur du NIST.

Au National Fire Research Laboratory du NIST, Falkenstein-Smith et ses collègues ont mené des expériences au cours desquelles ils ont allumé un flux de combustible gazeux qui s’est déversé dans une petite chambre, puis a scellé sa porte. Dans chaque cas, la porte est restée fermée pendant plusieurs minutes pendant que les chercheurs continuaient à pomper du gaz dans la chambre et le feu s’est éteint en épuisant son oxygène disponible.

Puis, à distance de sécurité, ils ont ouvert la porte à distance. Certaines expériences se sont déroulées sans incident, sans aucune trace de rallumage. Dans d’autres, des boules de feu accompagnées d’ondes de pression ont éclaté dans l’embrasure de la porte, a déclaré Falkenstein-Smith.

Tout au long de près de 500 expériences, au cours desquelles les chercheurs ont modifié des facteurs tels que le type et la quantité de gaz injecté dans la chambre, ils ont pris des mesures couvrant toute la gamme. Ils ont enregistré les températures, les pressions, les dimensions des boules de feu et plus encore. Pour déterminer l’abondance du carburant en particulier, ils ont amélioré un instrument développé au NIST des décennies auparavant appelé phimètre.

Le compteur a échantillonné les mélanges de gaz de carburant et d’air de la chambre, a ajouté une quantité connue d’oxygène, puis a brûlé l’échantillon en interne, mesurant la différence d’oxygène avant et après. Moins il y a d’oxygène consommé dans la réaction, plus l’abondance relative de combustible dans le mélange est grande.

« Nous avons cherché à capturer tous ces différents composants qui créent les conditions propices à un backdraft », a déclaré Falkenstein-Smith.

L’équipe a analysé les mesures et relevé certaines tendances. Le déversement de carburant dans la chambre à des taux plus élevés a coïncidé avec une probabilité plus élevée de backdrafts, par exemple. Pour tirer le meilleur parti des données, les chercheurs ont également utilisé un algorithme d’apprentissage automatique pour établir un modèle de backdraft prédictif à partir de leur trésor d’informations.

En tant qu’essai initial du modèle, ils l’ont alimenté en lectures des concentrations de gaz, de la richesse en carburant et de la température prises à un seul endroit dans la chambre avant que la porte ne s’ouvre pendant leurs expériences. Sur la base de ces seules informations, le modèle devait estimer la probabilité qu’un backdraft se produise.

En prenant une estimation supérieure à 50 % comme prédiction affirmative et inférieure à 50 % comme négative, le modèle était correct dans 70,8 % des expériences sur lesquelles il a été testé. La précision est passée à 82,4 % avec l’ajout de mesures prises à un deuxième emplacement dans la chambre.

L’équipe est confiante dans sa technique et vise à maintenir le rythme, en améliorant les performances et l’aspect pratique de la technologie, a déclaré Falkenstein-Smith.

Les prochaines étapes consistent à développer un appareil portable qui abrite la technologie de mesure utilisée en laboratoire ainsi que leur modèle informatique, puis à tester la technologie dans un scénario d’incendie de bâtiment plus réaliste. L’équipe envisage que les pompiers utilisant l’appareil portatif sondent l’air d’une pièce à travers les ouvertures existantes, telles que des fissures autour d’une porte, ou créent de petites ouvertures.

Avec un développement ultérieur, la nouvelle approche pourrait assurer la sécurité des pompiers et faire de sauver des vies une entreprise moins risquée.


Fourni par l’Institut national des normes et de la technologie


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