SPRINT FINAL
France métropolitaine, juillet 2024 • Technologie
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France métropolitaine • Juillet 2024
Surveillance de feux de forêt
Intérêt du sujet • Ce sujet porte sur un système de surveillance de feux de forêt grâce à la comparaison automatique de prises de vues successives d’un même endroit.
En 2022, les feux de forêt ont détruit 62 000 hectares en France. Pour lutter contre les incendies, les forêts sont surveillées depuis des postes appelés vigies.
Depuis une vigie, les pompiers ont une vue dégagée à 360 degrés et peuvent localiser des départs de feu sur une distance de plus de 20 km.
Le système automatisé de surveillance installé sur le toit de la vigie est constitué de deux appareils photo.
Document 1 Vigie et son système automatisé de surveillance
▶ 1. Identifier le besoin auquel répond la vigie. Puis, à l’aide du document 1, associer les solutions techniques aux fonctions techniques en replaçant les numéros dans les cases (six réponses attendues). (5 points)
Solutions techniques :
➀ volets pliants ➁ appareil photo 1 ➂ isolation laine de bois
➃ panneau photovoltaïque et batteries ➄ appareil photo 2
➅ ventilation ➆ structure métallique acier
Document 2 Étude du cycle de mouvement de l’appareil photo 1
Au départ du cycle, l’appareil photo est orienté vers la position initiale d’angle 0° (noté « état initial »).
Il pivote de 10° et prend une première prise de vue (notée « prise de vue 1 »). Il répète ce processus jusqu’à la prise de vue 18 et aura ainsi parcouru 180 °. Ensuite, il retourne à son état initial et démarre un nouveau cycle.
Il s’écoule deux secondes entre deux prises de vue consécutives.
▶ 2. À l’aide du document 2 :
indiquer la nature du mouvement de l’appareil photo 1 ;
déterminer pour la position 6 (60 °) le temps écoulé entre deux prises de vue. (4 points)
Document 3Présentation de la gestion de l’énergie du système
La batterie alimente le système de surveillance. L’intensité moyenne consommée (en ampère) par le système en fonctionnement normal est de :
0,7 A par appareil photo
0,5 A par moteur
La capacité Q détermine l’autonomie de la batterie, calculée à partir de la formule :
Q = I × t | Q : capacité de la batterie en Ah (ampère × heure) I : intensité moyenne consommée par le système en A (ampère) t : durée d’utilisation du système en h (heure) |
▶ 3. À l’aide du document 3, calculer la capacité de la batterie en respectant l’exigence suivante : « assurer une autonomie énergétique du système pendant 12 heures, sans apport solaire ». (6 points)
Document 4Détection d’une anomalie par comparaison d’images
Pour détecter un départ de feu, le système réalise une comparaison d’images entre deux prises de vues consécutives de la même zone.
L’image numérique est composée de pixels dont la couleur est codée en écriture binaire sur un octet (huit éléments binaires). Si la valeur décimale d’un pixel varie de plus de 50, alors une anomalie est détectée et une alerte est transmise au centre de supervision.
Document 5Tableau de correspondance
Valeur de P en binaire | 11011110 | 11001110 | 11000110 | 01101110 | 01001110 | 01000111 | 01000110 |
Valeur de P en décimal | 222 | 206 | 198 | 110 | 78 | 71 | 70 |
▶ 4. À l’aide des documents 4 et 5 :
exprimer la valeur en écriture binaire du pixel P pour le cycle 2 ;
rechercher la valeur en écriture décimale du pixel P pour le cycle 1 et pour le cycle 2 ;
déduire si une alerte est donnée suite à la comparaison des images A et B en argumentant. (5 points)
Valeur du pixel en écriture binaire | Valeur du pixel en écriture décimale | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pixel P cycle 1 |
| |||||||||||||||||
Pixel P cycle 2 |
|
▶ 5. À l’aide du document 2, compléter le programme (cinq éléments attendus). (5 points)
Les clés du sujet
Question 1
Comprendre le document
L’introduction présente le contexte dans lequel se place le système étudié. Elle précise le besoin auquel répond le système.
Le document 1 est une vue descriptive du système. Elle permet de bien visualiser le système et de voir ses constituants.
Répondre à la question
Lis bien l’introduction pour identifier le besoin. Puis, repère les différentes fonctions et associe-leur un élément du système. Attention, chaque numéro ne doit apparaître qu’une seule fois.
Question 2
Comprendre le document
Le document explique le fonctionnement de l’appareil photo 1 au cours du temps. Le graphique permet de repérer la position de l’objectif de l’appareil photo 1 dans le temps, notamment lors de ses passages à la position 6. Attention, la phrase au-dessus du graphique peut prêter à confusion pour la réponse à cette question.
Répondre à la question
Commence par identifier le mouvement de l’appareil photo 1, ensuite, regarde sur le chronogramme les moments où l’appareil photo est en position 6 (grâce à l’angle d’orientation en ordonnée) pour définir le temps entre deux prises de vue de deux cycles successifs.
Question 3
Comprendre le document
Le document explique la consommation énergétique des appareils photos et de leur moteur. On peut lire celles-ci sur le diagramme ou dans le texte du document.
Répondre à la question
Tu dois utiliser la formule et les consommations électriques données dans le document.
Applique la formule après avoir bien fait attention de n’oublier aucune consommation électrique.
Question 4
Comprendre les documents
Le document 4 explique la comparaison de prises de vues successives pour contrôler les départs de feux et le principe de codage de la couleur des pixels.
Le document 5 donne quelques correspondances entre la valeur binaire et la valeur décimale d’un pixel.
Répondre à la question
Tu dois tout d’abord montrer que tu as compris le fonctionnement du codage sur un octet de la couleur d’un pixel du cycle 2. Pour cela, observe sur le tableau de la question 4 le code binaire du pixel P du cycle 1 et sa représentation sur le document 4. Tu pourras ainsi donner de la même façon la valeur du pixel en écriture binaire pour le cycle 2.
Utilise le document 5 pour définir la valeur décimale de chaque pixel.
Compare ces valeurs pour expliquer si une alerte doit être donnée ou pas.
Question 5
Comprendre le document
Utilise les informations du document 2 pour comprendre le fonctionnement du système et complète ainsi le programme en langage Scratch.
Répondre à la question
Regarde bien l’état initial du système dans le document 2 et l’angle de l’appareil photo entre deux positions.
▶ 1. La vigie répond au besoin de localiser des départs de feu.
conseil
Pour chaque élément noté de 2 à 7, demande-toi à quoi il sert. La réponse se trouve sur le diagramme.
▶ 2. L’appareil photo 1 a un mouvement de rotation.
info +
Un mouvement peut être de translation ou de rotation.
L’appareil photo 1 est en position 6 lorsque son angle d’orientation est de 60 ° par rapport à la position initiale.
On reporte 60 ° en ordonnée et on lit 12 s pour le passage lors du cycle 1 et 60 ° lors du passage du cycle 2.
Le temps écoulé entre deux prises de vue est donc de : 60 – 12 = 48 secondes.
▶ 3. Q = I × t
Q = (0,5 + 0,7 + 0,5 + 0,7) × 12
Q = 28,8.
La capacité de la batterie est donc de 28,8 Ah.
gagne des points
N’oublie pas de noter l’unité de la capacité de la batterie pour montrer que tu as bien compris la question.
▶ 4.
|
Valeur du pixel en écriture binaire |
Valeur du pixel en écriture décimale |
|||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Pixel P cycle 1 |
|
198 |
||||||||||||||||
|
Pixel P cycle 2 |
|
110 |
D’après le document 4, si la valeur décimale d’un pixel varie de plus de 50, alors l’alerte est transmise au centre de supervision. On compare les images en effectuant la soustraction suivante : 198 – 110 = 88. Comme 88 > 50, l’alerte est donnée.
▶ 5.
