Triangulation IA en temps reel des gaz, particules et odeurs : localiser des sources d'emission complexes en etablissements

Pourquoi la triangulation IA devient critique en lieux d'accueil

Une qualite d'air interieur multi-sources et multi-polluants

Dans les etablissements et lieux d'accueil (ecoles, hopitaux, administrations, bibliotheques, musees, centres sportifs, gares, centres commerciaux), la qualite de l'air interieur (QAI) ne peut pas etre pilotee a partir d'un seul indicateur (CO2, PM2.5) releve a un point unique. Les emissions pertinentes sont souvent multi-sources (produits d'entretien, mobilier et materiaux, activites de soins, zones techniques, chauffages d'appoint, cuisines, parkings attenants, quais logistiques, etc.) et multi-polluants :

• Gaz (CO, NO2, O3, parfois NH3, H2S selon usages),
• COV / TVOC (alcools, solvants, terpenes, etc.),
• Particules (PM1, PM2.5, PM10),
• Odeurs (nuisance perceptive, marqueur d'episodes, parfois sans depassement d'un seuil sanitaire unique),
• Parametres de contexte (temperature, humidite relative, pression differentielle, niveau sonore, occupation, etats CVC).

Une surveillance reglementaire existe, mais l'attribution reste le point dur

En France, la surveillance de la QAI dans certains etablissements recevant du public (ERP) est encadree par des textes qui structurent notamment l'evaluation des moyens d'aeration et, selon les cas, des campagnes de mesures. Le dispositif s'appuie en particulier sur le decret n°2015-1000 du 17 aout 2015, sur le decret n°2022-1690 du 27 decembre 2022 (entree en vigueur au 1er janvier 2023) et sur l'arrete du 1er juin 2016. Ces evolutions ont notamment formalise la mesure a lecture directe du CO2 comme etape de l'evaluation annuelle des moyens d'aeration. Le Ministere de la Sante rappelle egalement les dates d'entree en vigueur du dispositif revise (2023 pour les ERP deja soumis et 2025 pour d'autres etablissements, dont des etablissements de sante). (source officielle).

Cependant, mesurer ne suffit pas : en exploitation, le besoin principal est d'attribuer une derive ou une nuisance a une zone source probable (sanitaires, local entretien, reprographie, zone de stockage, branche aeraulique, prise d'air, etc.), afin de corriger vite et au bon endroit.

Limites terrain : capteurs isoles et diagnostic incertain

Pourquoi un seul point de mesure echoue souvent

Dans de nombreux batiments, la surveillance repose sur quelques capteurs et/ou des audits ponctuels. Cette approche est utile pour des tendances globales, mais montre vite ses limites face a des phenomenes reels d'exploitation :

• Resolution spatio-temporelle insuffisante : gradients entre couloirs, salles, etages, zones en surpression/depression, portes et fuites.
• Indicateurs peu specifiques : un TVOC ou un "indice odeur" peut signaler un probleme sans identifier la famille de composes ni la zone d'emission.
• Episodes brefs : un pic de quelques minutes (nettoyage, ouverture d'un local, reflux ponctuel) peut etre mal caracterise.
• Systeme aeraulique dynamique : les changements d'etats CVC (debits, recirculation, temporisations) modifient la propagation et peuvent "deplacer" la nuisance.

Seuils : distinguer references reglementaires et objectifs HSE

En air ambiant (exterieur), la reference historique couramment citee reste la directive 2008/50/CE sur la qualite de l'air. Elle fixe notamment une valeur limite annuelle PM10 de 40 µg/m3 (air exterieur), et encadre aussi des objectifs pour l'exposition aux PM2.5. (Commission europeenne, synthese des standards).

En strategie sante, de nombreux exploitants comparent egalement leurs niveaux a des valeurs guides. Par exemple, les lignes directrices OMS 2021 recommandent des niveaux plus stricts pour les particules (ex. PM2.5 : 5 µg/m3 annuel ; PM10 : 15 µg/m3 annuel), utiles comme cibles internes, meme si elles ne constituent pas toutes des obligations reglementaires en ERP.

Point de vigilance technique : il est risque de fixer des "seuils universels" pour les TVOC ou les odeurs sans preciser le contexte (usage, composes dominants, duree, occupation, vulnerabilite des publics). L'approche la plus robuste consiste a combiner des seuils de gestion (alertes) avec une attribution et une traçabilite des episodes.

Triangulation IA : fusion multi-capteurs et localisation probabiliste

Objectif : repondre a "ou", "quoi" et "quel levier"

La triangulation temps reel appliquee a l'air interieur vise une finalite operationnelle : localiser une zone contributive, qualifier une signature d'emission, puis declencher un plan d'action (CVC, filtration, maintenance, organisation, restrictions temporaires, etc.).

Cette approche est au coeur des solutions developpees par ELLONA, historiquement utilisees sur des environnements multi-sources (industrie, infrastructures) et transposables aux lieux d'accueil, ou l'enjeu combine sante, confort et continuite d'exploitation.

1) Instrumentation : reseau multi-parametres a pas de temps court

La localisation necessite plusieurs points de mesure (au minimum 3 zones, souvent davantage) pour observer des differentiels spatio-temporels. Les familles de capteurs utilises en pratique couvrent :

• Gaz (electrochimiques et/ou optiques selon besoins) : CO, NO2, O3, etc.
• COV : mesures globales (ex. capteurs type PID selon configuration) et indicateurs exploitables pour la reconnaissance d'episodes.
• Particules : PM1 / PM2.5 / PM10 par methode optique.
• Odeurs : capteurs MOS (MOX) utiles pour etablir des "empreintes" (fingerprints) d'episodes odorants.
• Contexte : temperature, humidite relative, pression (selon cas), bruit, occupation, et etats CVC.

La resolution temporelle (ex. mise a jour de l'ordre de quelques dizaines de secondes) est determinante pour capturer des episodes brefs et exploiter des decalages de propagation entre zones.

2) Pretraitements : synchroniser, fiabiliser, rendre comparable

Avant toute inference, la donnee doit etre rendue exploitable :

• Horodatage coherent (synchronisation multi-capteurs),
• Filtrage des valeurs aberrantes instrumentales,
• Controles de plausibilite inter-capteurs (coherence reseau),
• Normalisation multi-echelles (ppm, µg/m3, indices MOS),
• Gestion des manquants (imputation controlee ou exclusion evènementielle selon criticite).

3) Signatures multivariees : detecter et qualifier un evenement

Plutot que d'analyser chaque variable isolément, l'IA exploite un vecteur multi-signaux (gaz + PM + odeur + contexte). Les traitements typiques incluent :

• Detection de ruptures (changepoint) pour segmenter la serie temporelle en episodes,
• Clustering pour regrouper des episodes similaires (meme signature),
• Classification lorsque des classes sont definies (ex. "nettoyage", "confinement", "solvant"),
• Correlations avec retard (time-lag) pour tirer parti des delais de propagation entre zones.

Exemple exploitation : un episode "nettoyage" peut combiner hausse TVOC, variation MOS caracteristique, variation locale T/H, puis diffusion couloir vers salle selon le regime de ventilation.

4) Localisation : du gradient au score de zone source

En interieur, on ne "triangule" pas comme un GPS. La localisation est une inference probabiliste fondee sur :

• Amplitudes relatives entre zones (gradients),
• Ordre d'apparition des signaux (front de propagation),
• Topologie du batiment (zones connectees par flux d'air),
• Etats CVC (debits, recirculation, modes),
• Indicateurs derives (ex. regime de confinement via CO2) pour contextualiser.

Le resultat attendu est une restitution actionnable : pour chaque episode, un score de probabilite par zone candidate (local technique, sanitaires, stockage, prise d'air, salle specifique) et une explication par variables contributives.

5) Exploitation : alertes contextualisees et pilotage

La valeur metier vient de la transformation du signal en action :

• Alertes temps reel (polluant/signal dominant, zone probable, severite),
• Rapports (traçabilite, duree, recurrence, avant/apres action),
• Automatisation via API ou GTB/GTC quand disponible (purge, consignes, filtration, bascule de mode), avec garde-fous pour eviter la surventilation.

Une bonne pratique consiste aussi a structurer la verite terrain (journal nettoyage, travaux, evenements, retours occupants) afin d'ameliorer l'interpretation des signatures et de reduire le temps de diagnostic.

Performances et limites : conditions de fiabilite

Pourquoi le multivarie limite les faux diagnostics

En lieux d'accueil, des situations peuvent etre "sous les seuils" polluant par polluant mais problematiques en combinaison (confinement CO2 + odeur + inconfort T/H + hausse PM). Une approche multivariee permet :

• de detecter des regimes d'exploitation (etats) plutot que des depassements ponctuels,
• d'expliquer un episode (variables contributives),
• de reduire les faux positifs par coherence multi-signaux.

Limites physiques et capteurs : accepter le probabiliste

La precision depend du milieu aeraulique (portes, fuites, stratification, recirculation) et des capteurs (sensibilites croisees, influence T/H, derive). Dans ce contexte, la "bonne" sortie est generalement une localisation probabiliste (zone / etage / branche aeraulique), stabilisee par :

• Redondance intelligente (plusieurs familles de capteurs),
• Suivi qualite (diagnostic de derive, controle de coherence, recalibrations planifiees),
• Implantation orientee risques (zones sources probables, prises d'air, connexions aerauliques).

Methode de deploiement recommandee

Pour maximiser le ROI technique, une demarche iterative est la plus robuste :

1. Maillage initial (zones a risque, zones de reference),
2. Collecte d'episodes en conditions reelles,
3. Ajustement (emplacements, seuils, modeles),
4. Stabilisation des regles d'alerte,
5. Actions correctives (CVC, maintenance, pratiques),
6. Verification avant/apres par indicateurs et rapports.

Perspectives : vers une exploitation plus proactive

De la detection a l'optimisation continue

A terme, ces architectures ouvrent la voie a des strategies plus proactives : meilleure anticipation des episodes, pilotage plus fin des actions correctives, et arbitrage plus structure entre sante, confort et energie, selon la maturite GTB/GTC et les exigences d'exploitation.

A retenir : localiser pour agir, pas seulement mesurer

Benefices operationnels en batiments recevant du public

Dans les lieux d'accueil, les emissions de gaz, particules et odeurs sont multi-sources, intermittentes et fortement dependantes des flux d'air. Une instrumentation isolee detecte des derives, mais attribue difficilement la cause. La triangulation temps reel combinee a une IA multivariee permet de produire une information actionnable : zone source probable, type d'emission, priorisation des actions (CVC, filtration, maintenance, organisation) et traçabilite des resultats.

Solutions ELLONA mobilisables selon vos objectifs

Selon la configuration du site et les objectifs de mesure, des briques produits peuvent soutenir cette approche, notamment :

• POD2 pour la surveillance multi-parametres en interieur (aide a la detection d'episodes et a l'analyse spatio-temporelle),
• EllonaSoft pour la centralisation, l'analyse multivariee, la gestion d'alertes et l'exploitation en temps reel.

Conclusion

Diagnostiquer plus vite, agir plus juste

En combinant reseau de capteurs, fusion de donnees haute frequence et inference IA, la triangulation en temps reel aide les exploitants a reduire le temps de diagnostic, cibler la remediations (au bon endroit, au bon moment) et documenter objectivement les episodes pour piloter l'amelioration continue.

Pour evaluer la meilleure architecture (nombre de points, parametres, criteres d'alertes, integration exploitation), contactez ELLONA et demandez un devis adapte a votre batiment et a vos contraintes d'exploitation.