Projet de recherche doctoral numero :3003

Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Etude et conception d'un système autonomique de réseau de capteurs pour la surveillance de la chaîne du froid.
Directrice de thèse: Monique BECKER (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini

Resumé: Le laboratoire SAMOVAR est impliqué depuis plusieurs années dans des études sur les capteurs, en particulier dans le cadre de la surveillance de la chaîne du froid. Les contraintes de ce type de réseaux sont très particulières : pas de station de base, tous les capteurs d'une même livraison doivent avoir la même base de données d'événements, les périodes de réveils des capteurs sont extrêmement courtes par rapport aux périodes de sommeil, etc. Dans le cadre d'un projet ANR, CAPTEURS, nous avons proposé une solution pour gérer les grands réseaux de capteurs, bien adaptée aux entrepôts. Ceci a fait l'objet d'une première thèse (Alexandre Delye, cf. [1]). Une solution a aussi été proposée par un partenaire, mais limitée cette fois à la surveillance pendant le transport (solution PLACIDE, cf. [2]). Dans ce dernier cas, tous les capteurs sont en visibilité directe. Même dans ce cas d'apparence si simple, la gestion du réseau est complexe en pratique, en particulier les phases d'initialisation du réseau. Dans le cas général où l'on veut surveiller toute la chaîne logistique, et pas seulement le transport en camion, d'autres problèmes apparaissent: changement de topologie reconfigurations, isolation de noeuds puis regroupements,... L'objet de cette thèse est d'étudier un réseau dynamique de capteurs. Dans une première partie on proposera une architecture qui s'adapte au contexte, pour un réseau de capteurs de surveillance de la chaîne du froid. Parmi les problèmes difficiles à aborder, on compte la stabilisation des indicateurs: comment est-on sûr qu'un changement de topologie correspond bien à un déchargement du camion et quand sait-on qu'on ne doit plus attendre encore un peu avant d'être sûr que le déchargement est terminé? On procédera en plusieurs temps. Tout d'abord, les contraintes spécifiques à chaque étape (stockage en entrepôt, transport,...) de la surveillance logistique seront rapidement inventoriées. On proposera ensuite des indicateurs (par exemple changement de topologie) de changement d'étape et une architecture pour chaque étape. Enfin, on validera le comportement de l'architecture sur la chaîne complète. Dans la pratique, l'ordre de grandeur du nombre de capteurs dans l'application considérée est de 100000 dans un entrepôt (nous ne plaçons que quelques capteurs à des endroits bien stratégiques). La répartition des capteurs en clusteurs est donc indispensable. De plus, un contrôle de puissance optimal doit aussi être assuré. Or, concevoir un algorithme optimal de création de clusteurs et de contrôle de puissance dans ce contexte est NP-complet. C'est pourquoi, jusqu'ici, des heuristiques ont été proposées (notamment par Alexandre Delye). Par ailleurs, dans le contexte des réseaux dynamiques, un nouveau concept a été proposé par Madame Darema (cf. [3]). de la NSF visant à intégrer systèmes de réseaux de capteurs, de calculs et de contrôle: les systèmes dynamiques d'applications dirigées par les données (SDADD) Nous envisageons dans la deuxième partie de cette thèse d'appliquer ce concept à l'autoconfiguration du réseau de surveillance de la chaîne du froid. Le contrôle peut-être appliqué à deux niveaux: au niveau de la qualité des produits froids (c'est l'objet de la troisième partie), et au niveau du réseau. Cette deuxième partie concerne le contrôle du réseau: les capteurs détectent une information de leur contexte, ils peuvent alors se l'échanger localement et se répartir la recherche NP-complète de la solution optimale. En effet, tous les capteurs disposent de peu de ressources énergétiques et de capacités de traitement limitées, mais les ressources d'un grand nombre de capteurs peuvent être utilisées à cette fin intelligemment. Un compromis sera à trouver entre surcoût de cette technique et économies réalisées. De surcroît, l'intuition suggère que ce genre de problème peut être traité en le scindant en problèmes de plus petites tailles. En effet, l'influence d'un clusteur dans ce réseau sur un réseau distant baisse très vite avec la distance. La difficulté réside surtout dans l'échange des informations, le placement des tâches et le moment où elles sont exécutées. Dans un troisième temps, on s'intéressera au contrôle des produits froids, et plus particulièrement à un système de gestion des alarmes. Lorsqu'une défaillance dans le maintien de la température survient, plusieurs produits sont soumis au même moment à un réchauffement, ce qui provoque des alarmes simultanées, et donc beaucoup de trafic. Par ailleurs, l'onde de chaleur ne progresse pas instantanément, ce qui fait qu'il est intéressant de savoir en temps réel, quel produit est perdu, lequel il faut déplacer en priorité, et le temps qu'il reste avant que telle partie du stock soit perdue. Ceci permet de gérer au mieux une défaillance. Il faut donc intégrer dans l'architecture du réseau un système de simulation (à partir des équations classiques de transfert de chaleur dans le milieu considéré) de la propa

Doctorant.e: Nicolas Charbel