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Sujet de Thèse : Vers un Monitoring Produit par nano réseau de capteurs
Dates : 2013/10/01 - 2017/06/30
Etudiant : Hoa TRAN DANG
Directeur(s) CRAN : Patrick CHARPENTIER , Nicolas KROMMENACKER
Description : Depuis quelques années, des travaux de recherche ont été initiés autour du concept de produit intelligent. Le CRAN a été l’un des pionniers et reste l’un des acteurs majeurs sur ce thème de recherche. Les travaux proposés dans le cadre de cette thèse s’inscrivent dans cette thématique et constituent un prolongement des travaux récents sur la matière communicante (thèse de S.Kubler), (thèse J.Jover), (Master de R.Pena), ou plus généralement des travaux sur les systèmes contrôlés par le produit (G.Morel et al., 2003), voire sur l’observation et la modélisation des systèmes par les produits (thèse A.Véjar). De manière plus large, ils s’inscrivent dans les thématiques de recherche portés par la communauté « Intelligent Product » au niveau international, et en France par le GT IMS2 du GdR MACS. Ils s’appuieront sur des compétences complémentaires issues des projets SIA (Systèmes à Intelligence Ambiante) et CO2 (Systèmes de communications contraintes) du département ISET du CRAN.

Un produit intelligent peut être défini comme un objet dual physique et virtuel, doté de capacités de mémorisation, de communication, d’action, de décision, qui lui permettent de participer aux processus de décision pendant son évolution et de surveiller/contrôler son environnement. Le monitoring, par le produit, de son état ou de l’état de son environnement direct, joue, dans le cadre de ce concept, un rôle majeur. Cette fonctionnalité peut être rapprochée du Structural Health Monitoring (SHM) ou du Prognostics Health Monitoring (PHM) qui s’intéressent respectivement à des structures ou des systèmes, mais avec une cible différente : le Produit.

La vocation de cette thèse consiste à étudier, proposer et tester, sur des produits de dimensions limitées, l’intérêt et les possibilités du déploiement d’un nano réseau de capteurs dans un produit afin d’en assurer le monitoring : le déploiement de l’instrument de mesure est réalisé au sein même de l’objet mesuré. Ce monitoring produit doit le rendre apte, quel que soit l’endroit et l’instant, à s’auto-qualifier (état, propriétés) et à échanger des informations avec son environnement durant l’ensemble de son cycle de vie, et ce afin d’assurer la durabilité du produit. Les travaux issus des communautés SHM et PHM serviront de base d’inspiration des travaux de cette thèse.

Bien que l’approche proposée soit dépendante des progrès technologiques dans le domaine des WSN et de leur miniaturisation, les travaux actuels sur les Wireless Smart/Nano Sensor Networks permettent d’envisager à terme la levée de ce verrou technologique. Les deux verrous scientifiques identifiés de cette thèse sont les suivants :
- étude des interactions matière – nano réseau afin d’en garantir un fonctionnement optimal (propagation des signaux, acquisition des données, couverture des nœuds, puissance nécessaire),
- déploiement des nœuds et méthode de construction et d’échanges des informations par le réseau au sein du produit, à partir des données récoltées, pour assurer les fonctions de service attendues.
Ces deux verrous nécessitent des connaissances et compétences en réseaux de capteurs et en optimisation. La nature distribuée du problème, où le déploiement des nœuds du réseau dans la matière et la construction coopérative des informations par ces nœuds, constitue l’originalité majeure des méthodes et modèles à développer pour le résoudre (approches d’IAD (Intelligence Artificielle Distribuée), et en particulier SMA (Systèmes Multi-Agents)).
Les méthodes développées devront être simulées (Python, OMNET++) pour une mise au point préliminaire, puis devront être implémentées sur un prototype, dans l’environnement de la plateforme Tracilogis du CRAN, pour montrer la faisabilité technique du monitoring produit et son intérêt fonctionnel. Ce prototype aura pour vocation à déployer un WSN sur un produit afin de fournir à son environnement les caractéristiques morpho-dimensionnelles de celui-ci en utilisant des techniques de localisation des nœuds du réseau. La nature applicative de ce dernier volet de la thèse viendra ainsi compléter son aspect technologique initial.
Mots clés : Produit Intelligent, nano réseau de capteurs, Intelligence Artificielle Distribuée
Conditions : lieu : CRAN site Campus Sciences à Vandoeuvre
Département(s) :
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Publications : tel-00759600, tel-00670061, hal-00650773    + CRAN - Publications