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When managing a sewer network, the water discharge has to be measured in real time at several locations in the network. In locations where a simple stage discharge relationship cannot be applied due to an influence of the backwater curve, this measurement is to be performed using sensors that measure the bulk velocity locally in order to estimate the discharge. The aim of this work is to quantify the errors made when such measurement is performed downstream from two types of singularities: a bend and a confluence, which are commonly encountered in sewer networks. Two types of sensors are tested: a time-of-flight flow meters and a acoustic Doppler flowmeter. Both technologies are first detailed along with their possible sources of errors when used in the vicinity of singularities. The second section then introduces the numerical calculation of all flow configurations tested downstream both kinds of singularities. The third section shows the results in terms of error of discharge estimation as a function of the location with regards to the singularities, the type of singularity and the flow conditions. This permits to finally make recommendations for the use of such sensors in a real sewer network.; Les gestionnaires de réseau d'assainissement urbain sont amenés à équiper leurs réseaux de points de mesures débimétriques. Lorsqu'une relation permanente permettant de relier localement la hauteur d'eau et le débit n'existe pas, il est nécessaire de mesurer la vitesse moyenne de l'écoulement afin d'en déduire le débit localement. L'objectif de cet article est de quantifier les erreurs faites lorsqu'une mesure de vitesse est effectuée à l'aval d'une singularité pour des situations réalistes de collecteurs d'assainissement urbain. La première section de cet article présente les deux types de capteurs (cordes et Doppler) en détaillant leur mode d'échantillonnage spatial ainsi que les sources d'erreur associées. La deuxième section présente la démarche de modélisation numérique ainsi que les domaines de calcul associés à l'aval respectivement d'une confluence et d'un coude. Enfin la troisième partie présente les résultats en termes de réponse des capteurs à ces champs de vitesse et discute les erreurs pour les différentes configurations considérées.

International audience; The problem of sensor placement for early-warning detection systems is a topical issue for industry and utilities who want to equip their networks with such technology. Solving the problem entails finding the best sensor locations that optimize a criterion such as detection rate or time to detection. Few methods exist concerning sensor placement that optimize the result of a source identification method. This paper fills the gap by coupling an adjoint source identification method and a Monte Carlo sensor placement algorithm. The first one is treated through the use of a backtracking algorithm. It uses binary responses at sensors to calculate the ranked list of potential contamination location nodes and contamination times. A criterion is then defined based on the source identification accuracy and specificity. Finally, two optimizing methods that maximize this criterion are proposed: a greedy algorithm and a local search algorithm, which are both coupled with a Monte Carlo method to give the locations of sensors that are the best suited for allocating the source of a contamination. These methods are tested on a 2,500-node network to evaluate their efficiency.

/ L'important aménagement hydroélectrique réalisé par Électricité De France sur la rivière Romanche a déclenché la mise en place de mesures compensatoires. Le plan de gestion concerté avait pour but de restaurer les habitats naturels sur une surface de 45ha en bordure de la rivière, tout en favorisant les espèces patrimoniales et en limitant l'expansion des espèces exotiques envahissantes. Dans ce contexte, notre objectif était d'évaluer le potentiel des outils de télédétection à très haute résolution spatiale pour suivre ces travaux de compensation. L'étude des capteurs satellites et aériens permettant l'analyse cartographique diachronique nous a conduits à développer une nouvelle chaîne d'acquisitions de données multispectrales prises par des drones. La résolution spatiale et la précision ont été validées en croisant les techniques de topographie et de lasergrammétrie terrestre. Les traitements par photogrammétrie sfm ont produit des modèles numériques tridimensionnels. Leur intégration dans un système d'information géographique a permis d'analyser l'évolution de l'occupation des sols depuis 2012 à travers une typologie fine de la végétation. Si les outils utilisés n'ont pas permis une caractérisation fiable des espèces exotiques envahissantes, cette méthodologie robuste ouvre cependant des perspectives d'analyses radiométriques pour la saison végétative. Nous développons et testons actuellement un imageur hyperspectral permettant d'affiner la détection de quatre espèces exotiques envahissantes cibles.

Congrès SHF, Hydrométrie 2017, LYON, FRANCE, 14-/03/2017 - 15/03/2017; Sewer network managers are more and more implementing discharge sensors within sewer networks. When no permanent relation exists between the local water depth and discharge, velocity sensors are usually installed. In such case, the velocity values measured by these sensorS must be extrapolated to reach the averaged velocity across the flow section. This extrapolation implies uncertainties which are difficult to assess. 3D modelling of the velocity field allows to simulate the response of sensors for assessing these uncertainties, and reduce them by numerical calibration. In the following text, the general methodology is first introduced and then applied to two case studies, including a bend flow and a complex section configuration; Les gestionnaires de réseau d'assainissement urbain sont amenés à équiper leurs réseaux à l'aide de débitmètres. Lorsqu'il n'existe pas une relation permanente permettant de relier localement la hauteur d'eau et le débit, on recourt fréquemment à la mise en place de capteurs de vitesse. Le passage depuis la vitesse mesurée par ces capteurs vers la vitesse moyenne dans la section implique des incertitudes difficiles à évaluer. La modélisation 3D des écoulements permet de simuler la réponse des capteurs pour évaluer ces incertitudes, et, le cas échéant, de les réduire par étalonnage numérique. Après une présentation de la démarche générale, nous l'illustrerons par un cas générique d'un site à l'aval d'un coude et par le cas spécifique d'une section complexe

This paper deals with real-time obstacle detection and track- ing using multi-layer LIDAR data. We present two algorithms to cluster raw data coming from LIDAR sensors. The rst algorithm is based on a dynamic clustering approach while the second one relies on the con- nectivity between the laser impacts. Both algorithms take into account the inaccuracy and the uncertainty of the data sources. We propose a tracking approach based on the belief theory to estimate the dynamic state of the detected objects in order to predict their future maneuvers. The objects are then ltered using an intelligent ROI that depends on a dynamic evolution area computed from proprioceptive information of the ego-vehicle. We evaluate and validate the whole chained process on real data-sets.

The molecular semiconductors have enabled the production of electronic devices such as field effect transistors, diodes and other heterojunctions. The ambipolar materials, capable of carrying both positive charges and negative, result in devices with special properties. The purpose of this thesis is to synthesize new ambipolar materials develop original electronic devices, especially for applications in the field of gas sensors. We are interested in molecules capable to lead to thin films with low temperature techniques known as solution processing, particularly metallo-phthalocyanines., Les semi-conducteurs moléculaires ont permis la réalisation de dispositifs électroniques, tels que transistors à effet de champ, diodes et autres hétérojonctions. Les matériaux ambipolaires, capables de transporter tant les charges positives que négatives, conduisent à des dispositifs aux propriétés particulières. L’objet de cette thèse est de synthétiser de nouveaux matériaux moléculaires ambipolaires et de développer des dispositifs électroniques originaux, en particulier pour des applications dans le domaine des capteurs de gaz. Nous nous intéressons aux molécules compatibles avec des mises en forme par des techniques dites de solution processing, en particulier des métallo-phtalocyanines.

Introduction. With increasing herd sizes and decreasing workforce availability, precision livestock farming (PLF) is being developed in the dairy sector to facilitate herd monitoring. A desire to reduce the drudgery of repetitive tasks is another factor contributing to the adoption of PLF. This study, based on a review of the scientific literature, focuses on the impact of PLF on the profession and work organization of dairy farmers. Literature. Time savings are observed because robots and sensors take on recurrent physical tasks (milking, feeding) while simplifying the monitoring of animals (heat, health problems, etc.). Farmers appreciate the additional flexibility in organizing their work. The information provided can reduce the mental workload due to the anticipation of events (insemination, health problems). However, the mental workload can sometimes be increased due to the complexity of the information involved in managing the multiple alarms or alerts and equipment failures. The relationship between farmers and their animals is also modified., Conséquences de l’élevage de précision sur le travail et les relations homme-animal en élevage laitier (synthèse bibliographique)Introduction. L’élevage de précision se développe en élevage laitier pour faciliter la surveillance de troupeaux dans un contexte d\'accroissement de la taille des élevages et de diminution de la disponibilité en main-d’œuvre. La réduction de la pénibilité de certaines tâches répétitives est aussi un facteur d’adoption de ces nouvelles technologies. Cette étude, réalisée à partir d’une revue de la littérature scientifique et professionnelle, analyse l’impact de l’élevage de précision sur le métier des éleveurs laitiers et l’organisation de leur travail. Littérature. Des gains de temps sont observés car les automates et capteurs remplacent les tâches physiques récurrentes (traite, alimentation) tout en simplifiant la surveillance des animaux (chaleurs, problèmes sanitaires, etc.). Les éleveurs apprécient la flexibilité pour organiser leur travail. Les informations fournies peuvent aussi alléger la charge mentale en anticipant des évènements (insémination, problèmes sanitaires). Mais la charge mentale peut parfois être accrue du fait de la complexité des informations à gérer, de la multiplicité des alarmes ou des alertes ou encore des risques de pannes plus fréquents. Les relations entre l’éleveur et ses animaux sont également modifiées. Conclusions. Les conséquences sur le travail des éleveurs laitiers, si elles comportent des aspects positifs susceptibles d\'exercer un attrait pour le métier notamment de jeunes en quête de modernité, peuvent se révéler sources d\'échecs si elles ne sont pas adaptées aux besoins et aux compétences des éleveurs. Il est donc essentiel de prendre en compte le travail, selon ses différentes dimensions, pour favoriser l’appropriation de ces nouvelles technologies par les éleveurs laitiers.

The fiber optic sensors (FOSs) are commonly used for large-scale structure monitoring systems for their small size, noise free and low electrical risk characteristics. Embedded fiber optic sensors (FOSs) lead to micro-damage in composite structures. This damage generation threshold is based on the coating material of the FOSs and their diameter. In addition, embedded FOSs are aligned parallel to reinforcement fibers to avoid micro-damage creation. This linear positioning of distributed FOS fails to provide all strain parameters. We suggest novel sinusoidal sensor positioning to overcome this issue. This method tends to provide multi-parameter strains in a large surface area. The effectiveness of sinusoidal FOS positioning over linear FOS positioning is studied under both numerical and experimental methods. This study proves the advantages of the sinusoidal positioning method for FOS in composite material's bonding.

Recently, the roads supporting a great number of heavy vehicles usually have a thick and little deformable structure. To evaluate the pavement performances, deflection measurement devices have been used. However, these measurements are not accurate and the degradation detection is not enough to detect the start of pavement damage. In order to obtain more accurate and continuous mechanical pavement measurements, highway sections were instrumented with specific sensors (temperature probes, strain gages, geophones). However, the measurements analysis under real traffic generates a great number of data and a variability of measurements. Therefore, this problem requires an original signal sorting process. The study of strain measurements allows analyzing real strain variations which take in account the daily and seasonal variations of environment parameters. Modelling calculations with different assumptions were carried out afterward in order to obtain the best prediction for the mechanical pavement behavior. The study of geophone measurements allows measuring pavement deflections which represent pavement bearing capacity. In addition, different geophones were used to characterize heavy vehicle silhouettes, vehicle speeds and their lateral positions. The thesis work meets the expected requirement of construction managers to monitor continuously their infrastructures under real traffic., Les itinéraires routiers supportant un nombre élevé de véhicules lourds ont habituellement des structures de chaussées épaisses et peu déformables. A ce jour, l'évaluation de l'état structurel réalisée au moyen d'appareils de mesure de déflexion (déflectographe ou curviamètre) et les relevés de dégradation sont souvent insuffisants pour détecter le début d'endommagement des structures épaisses. Afin de mesurer de façon plus précise et en continue, la réponse mécanique de la chaussée, des sections autoroutières ont été instrumentées au moyen de capteurs spécifiques (jauges, sondes de température et géophones) qui constituent un moyen d'auscultation complémentaire. L'exploitation des mesures sous trafic réel génère cependant une grande quantité des données et une variabilité des mesures qui conduisent à proposer une procédure originale de tri des signaux. Le traitement des mesures des jauges permet d'analyser les variations réelles des déformations en prenant en compte les variations journalières et saisonnières des paramètres environnementaux. Une modélisation avec différentes hypothèses de comportement aux interfaces des différentes couches de la chaussée est ensuite proposée, ce qui permet d'améliorer la compréhension du comportement mécanique de la chaussée sous trafic réel. Le traitement des mesures des géophones permet de remonter à la mesure de la déflexion qui représente la capacité portante de la chaussée. L'utilisation des différents géophones permet également d'identifier les silhouettes des poids-lourds et d'estimer leur vitesse ainsi que leur position latérale. Ces travaux répondent à une demande très actuelle des gestionnaires d'ouvrages, qui souhaitent disposer d'outils pour le monitoring dans le temps de leurs infrastructures.

Contrary to Global Navigation Satellite System or Wi-Fi based navigation, pedestrian dead reckoning (PDR) method with handheld inertial and magnetic sensors gives the opportunity to achieve indoor/outdoor ubiqui- tous pedestrian localization. A remaining PDR critical issue is the estimation of the walking direction. Existing methods are principally searching for the energy main axis, but they do not consider the variability of handmovements introduc- ing robustness issues. A new method, based on statistical models and likelihood maximization adjusted to the person and his/her activity, is proposed in this paper. Performance is assessed with experiments in amotion capture room and a shopping mall. The new statistical approach gives glob- ally better results than state of the art methods. A 1.4° to 15.3° error on the walking direction estimates is found over several '1-km walk' tests indoors

A two-dimensional (2D) concentration field may be reconstructed using inverse advection–diffusion–reaction based on pointwise sensor outputs. The studied reconstruction process consists in defining fictitious boundaries and identifying the optimal concentrations on these boundaries that minimize the data misfit. The minimization is performed by means of the adjoint method. The reconstruction process is observed to fail for some sets of sensor placements. Therefore, in this paper, we aim to develop a low computational cost framework that can be used to identify badly placed sensors and to reveal potentially optimal sensor placement. From this framework, we have derived a sensitivity tool that can predict, for a given set of sensors, which boundary concentrations are easy or difficult to identify using the inverse method. This tool only requires the resolution of an adjoint problem. It is compared with the 'sensitivity-to-observation' method in a 2D water pipe junction with 2000 Reynolds number and 1000 Peclet number. The compared methods do produce similar quantitative and qualitative results.

Our research is concerned with the optical response of nano-structures by modeling them in order to enhance the confinement of light in these structures, which leads to the exaltation of linear and nonlinear optical effects.Our work is divided into two sections, which are based on the enhancement of the electric field inside the structure. In the first section, we study the optical properties of a Bowtie Nano-aperture, BNA, as a function of the refractive index of the surrounding medium. The study discusses the variation of the resonance wavelength and the intensity of the enhanced field in the gap of the BNA as a function of the distance from a sample placed in front of our BNA. The BNA is engraved at the apex of a metallic coated fiber tip. In this section a theoretical study was achieved using the Finite Difference Time Domain method FDTD in which we implement a Drude dispersion model to faithfully describe the optical properties of metals. In addition, a validating experimental study was achieved and a high accordance between both results is recorded.In the second section, the electro optical effect of nano-structures is studied. Electro-optical effect or Pockels effect is the variation of the refractive index of a nonlinear media as a function of an applied external electric field. The electro-optical effect is a linear variation of the media refractive index. However it is also related to the second order nonlinear susceptibility tensor, thus it becomes a nonlinear effect that only occurs in non-centrosymetric material. In our study we chose the case of a nano-structure fabricated with Lithium Niobate. Lithium Niobate is widely used in photonic applications due to its electro-optical, acousto-optical and nonlinear optical properties. We present a theoretical study of the electro-optical effects using the FDTD simulation method. We started by approving the ability to use the FDTD to calculate the refractive index variation in bulk Lithium Niobate then we suggest different approximations to estimate the refractive index variation when the light is confined inside the structure. In addition we suggest a new self-consistent method in which the variation of the refractive index is modified during the simulation. The study shows a comparison between different assumptions (used in previous research) and the self-consistent method for various structures, like Bragg reflectors, cavity structures and 2D photonic crystals. The study shows that the difference between the results of each assumption becomes greater when the optical confinement in the structure becomes more important.; Notre recherche porte sur la réponse optique des nanostructures et nous sommes certainement intéressés à la modélisation de ces structures afin d'améliorer le confinement de la lumière. Ce confinement est un des paramètres qui conduisent à l'exaltation des effets optique linéaires et non linéaires, simultanément. Notre travail est divisé en deux sections, qui présentent deux effets optiques diffèrents basées sur le confinement des champs à l’intérieur du structure. Dans la première section, la réponse optique d’une nano-antenne à ouverture en forme de nœud papillon (BNA : Bowtie nano-aperture) sera étudiée en fonction de l’indice de réfraction du milieu. L’étude discute la variation de la longueur d’onde de résonance ainsi que l’intensité du champ confiné au milieu du gap de la BNA en fonction de la distance qui sépare l’antenne d’un substrat placé en face. L’étude prend le cas d’une BNA gravée au bout d’une fibre optique métallisée. Une étude numérique complète a été réalisée par des simulations numériques basées sur la méthode des différences finies FDTD-3D (Finite Difference Time Domaine – Three dimension). Le code utilisé est développé au sein du département d’Optique de l’Institut FEMTO-ST. Notre modèle numérique décrits bien la géométrie de l’antenne ainsi que la pointe. De même les propriétés optiques de la couche métallique de la sonde sont bien décrites à travers un modèle de dispersion (model de Drude). Une étude expérimentale a été réalisée en plus pour une validation des résultats collecte théoriquement, l’étude a considéré le cas de deux BNA avec des paramètres géométrique différents, néanmoins les résultats obtenues se correspond fortement aux résultats obtenues numériquement. Dans la deuxième partie, l'effet électro-optique des nanostructures sera étudié. L’effet électro-optique ou effet Pockels consiste d’une variation linéaire de l'indice de réfraction d'un milieu non-linéaire en fonction d'un champ électrique extérieur. Cependant, la variation est reliée au tenseur de susceptibilité non linéaire du deuxième ordre, ainsi, cette effet ce produit seulement dans les matériaux non-centrosymétrique. Dans notre étude les nanostructures sont fabrique avec le Niobate de Lithium (LN) qui est considéré comme le plus avantageux diélectrique pour l’exaltation des effets non linéaire grâce à ces propriétés (acousto-optique, électro-optique, piézoélectrique …). L’étude est complétée numériquement garce a des simulations basées sur la FDTD en tenant compte de la polarisation du champ. Au début, une validation de l’utilisation de la FDTD pour estimer l’effet électro-optique intrinsèque du LN a été achevée, l’étude considère un milieu homogène (pas de confinement des champs dans le milieu) qui a pour indice de réfraction celle du LN. Pour des structure qui présentes un confinement du champ plusieurs approximation ont été suggère dans cette partie. En outre, nous présentons un nouveau modèle auto-cohérent dans lequel la variation de l'indice de réfraction est modifiée au cours de la simulation. Plusieurs structure ont été discutés (réflecteur de Bragg, structure à cavité et 2D cristal photonique) qui présentent des facteurs de confinement différents. Une étude comparative entre les différentes méthodes, montre que la différence entre les résultats de chaque hypothèse devient plus important proportionnellement au facteur de confinement.

The need of integration of new functionalities on mobile and autonomous electronic systems has to take into account all the problematic of heterogeneity together with energy consumption and thermal power dissipation. Therefore, the work presented in this thesis is focussed on the proof of concept of 3D monolithical integration of SETs on CMOS technology for high sensitivity and ultra-low power gas sensing functionality. The proposed approach is to integrate metallic double gate-single electron transistors (DG-SETs) in the Back-End-Of-Line (BEOL) of CMOS circuits (within the CMOS interconnect layers) using the nanodamascene process. The main objective of this Ph.D. thesis can be divided into 4 parts: (1) modelling and simulation of a DG-SET and an FD-SOI MOSFET based gas sensor response, and estimation of the sensitivity as well as the power consumption; (2) investigation of Pt sensitivity to hydrogen by surface charge measurement technique and development of the sensing electrode surface texturing process with CNT networks; (3) development and optimization of DG-SET integration process in the BEOL of a CMOS substrate, and (4) FD-SOI MOSFET functionalization with Pt for H2 sensing., Les systèmes mobiles intelligents sont déjà dotés de plusieurs composants de type capteur comme les accéléromètres, les thermomètres et les détecteurs infrarouge. Cependant, jusqu’à aujourd’hui l’intégration de capteurs chimiques dans des systèmes compacts sur puce reste limitée pour des raisons de consommation d’énergie et dissipation de chaleur principalement. Le travail présenté dans cette thèse fut donc concentrée sur la démonstration de l’intégration 3D monolithique de SETs sur un substrat de technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) pour la réalisation de la fonction capteurs de gaz très sensible et ultra basse consommation d’énergie. L’approche proposée consiste à l’intégration de SETs métalliques à double grilles dans l'unité de fabrication finale BEOL (Back-End-Of-Line) d'une technologie CMOS à l’aide du procédé nanodamascene. L'objectif principal de cette thèse de doctorat peut être divisé en 4 parties : (1) la modélisation et simulation de la réponse d’capteur de gaz à base de SET à double grilles ou d’un MOSFET FD-SOI, et l’estimation de la sensitivité ainsi que la puissance consommée; (2) la caractérisation de la sensitivité du Pt comme couche sensible pour la détection du H2 par la technique de mesure de charge de surface, et le développement du procédé de texturation de surface de la grille fonctionnalisée avec les réseaux de nanotubes de carbone; (3) le développement et l’optimisation du procédé de fabrication des SETs à double grilles dans l’entité BEOL d’un substrat CMOS; et (4) la fonctionnalisation d’un MOSFET FD-SOI avec du Pt pour réalise la fonction de capteur de H2.

Nowadays, GNSS (Global Navigation Satellite Systems) such as GPS are usually used in ground transportation systems for non-safety-relevant applications. In these situations, the quality of localisation information is not called into question. In the case of safety-related applications, the localisation service becomes critical in railway system. The standards (EN 50126, EN 50128 and EN 50129) require the determination of the degree of confidence that the user can be placed in the delivered service i.e. the RAMS analysis before putting into service of a new system.A GNSS-based localisation service suffers from accuracy variability linked to the different environmental configurations that a train crosses all along a mission. However, with hybridisation solutions and combination of actual technologies, the GNSS integration increasingly interests the railway actors in order to ameliorate the train control system replacing balises by an embedded solution.After a state-of-the-art on the railway localisation and existing RAMS methods, a causal and sensitivity methodologies are done in order to determine new paramters permitting to evaluate the safety of sensor architectures (with a GNSS receiver). We propose a new approach for safety evaluation of the GNSS-based systems through the integrity attribute, GNSS performances attributes, extended to the hybridised systems and in railway domain. A safety evaluation is performed on chosen architecture during sensibility and causal analyses thanks to the previous proposed approach.; Les GNSS (Global Navigation Satellite Systems), notamment le GPS sont aujourd'hui largement utilisés dans les systèmes de transport terrestre pour des applications sans impact sur la sécurité des biens et des personnes. Dans de telles situations, la qualité de l'information de localisation n'est pas un paramètre vital. Le service de localisation devient un élément critique dans un système ferroviaire. Les standards (EN 50126, EN 50128 et EN 50129) requièrent la détermination du degré de confiance que l'utilisateur peut placer dans le service délivré c'est à dire l'évaluation de la sûreté de fonctionnement avant la mise en service d'un nouveau système.Un service de positionnement basé sur un GNSS souffre d'une variabilité de la précision inhérente aux différentes configurations environnementales qu'un train traverse tout au long d'une mission. Cependant, les GNSS intéressent les communautés de transport ferroviaire afin d'améliorer les systèmes de contrôle-commande des trains tout en substituant les balises au sol par une solution embarquée. Après un état de l'art sur la localisation ferroviaire et sur les méthodes de sûreté de fonctionnement existantes,une analyse causale et de sensibilité sont faites afin de déterminer de nouveaux indicateurs pour évaluer la sécurité d'architectures de capteurs (avec un récepteur GNSS). Nous proposons ensuite une nouvelle approche pour l'évaluation de la sécurité des systèmes basés sur les GNSS grâce à l'intégrité, paramètre de performances des GNSS, étendu aux systèmes autres que GNSS et au milieu ferroviaire. Une évaluation de la sécurité sur un cas d'utilisation précis est réalisée grâce à l'approche proposée précédemment.

icmes2016, 1st international conference on materials and environmental science, OUJDA, MAROC, 01-/12/2016 - 03/12/2016; The maintenance of civil engineering structures requires regular checks. In this context, the fiber optic sensors have certain potentials for more an efficient automatic or semi-automatic maintenance solutions. The application of this study is about the development of an instrumentation dedicated to the analysis ofroad traffic (vehicle WIM). In this paper, we present the structure of a sensor composed of a single mode optical fiber inserted between two thin steel ribbons and embedded in a polyurethane material. The system thus conceived was numerically and experimentally studied.

The development of energy harvesting systems is linked to the emergence of the Internet of Things (IoT) more specifically to the proliferation of Wireless Sensor Networks that should respond to the growing needs for monitoring data in domains as diverse as the industry, the urban environments, the home or even the human body. Recent progress in the CMOS technology have enabled to remove some of the technical obstacles to the deployment of these smart and autonomous devices, specifically thanks to the improvements of the performances of microelectronic components, the design of ultra-low-power circuits and even the creation of wireless communication standards well adapted to the needs of wireless sensors. Given the availability of ambient energy sources like mechanical, thermal, light etc., energy harvesters are becoming reliable alternatives to batteries in order to extend the autonomy of these sensors. Consequently, various technologies of generators have been developed to harvest different kind of energies in function of their availability. The present work is a contribution to the development of a thermal energy harvester based on bimetallic strips heat engine and piezoelectric membranes. This type of technology developed by STMicroelectronics is intended to be a low cost alternative to thermoelectric generators exploiting the seebeck effect to convert heat into electricity. Based on this working principle, many harvesters both at the micro and macro scale have been fabricated. This thesis deals with the development of macroscopic energy harvesters whose first proofs of concept were established in a previous thesis. An important part of this manuscript deals with the thermal optimization of this energy harvester both in static and dynamic modes. Once the thermal properties improved, various piezoelectric materials were tested and compared to find the most adapted ones to our application and the same work is realized to choose the best device’s architecture. The integration of the energy harvester is then realized and wireless sensor node applications are demonstrated using various communication protocols and sensors. SPICE modeling of the system is also made and coupled with simulations of power management circuits developed by CEA’s design team. Finally, alternative ways to exploit wasted heat and vibrations are proposed through the development of piezoelectric bimetals and dual energy harvesters able to harvest thermal energy and mechanical energy at the same time: piezoelectric bimetals are realized either by direct deposition of piezoelectric composites or piezoelectric thin films onto bimetals. In the case of the dual energy harvester, piezoelectric cantilever beams were designed and simulated to vibrate at low frequencies (between 50Hz and 125Hz).; Le développement des systèmes de récupération d'énergie est liée à l'émergence des applications de type Internet des objets (IoT) plus spécifiquement à la prolifération des réseaux de capteurs autonomes. Les progrès réalisés ces dernières années dans le domaine des technologies de l’information et de la communication ont permis de lever certains verrous technologiques au développement de ces réseaux de capteurs intelligents et autonomes, notamment grâce à l’amélioration des performances intrinsèques des composants microélectroniques (vitesse, consommation), la conception de circuits plus économes en énergie, ou bien la mise en place de standards de communications radio adaptés à ces contraintes énergétiques. Etant donné l’ubiquité des sources d’énergie, la fabrication de générateurs permettant d’alimenter directement ces capteurs et les rendre autonomes en énergie à partir de ces sources représente une alternative viable à l’utilisation de batteries pour prolonger la durée de vie de ces capteurs communicants. Diverses technologies de générateurs ont ainsi été proposées pour s’adapter aux différentes formes que peut prendre l’énergie, qu’elle soit d’origine thermique, mécanique ou solaire. Le présent travail est une contribution à l'élaboration d’un récupérateur d’énergie thermique à base de bilames thermiques et de matériaux piézoélectriques. Ce type de générateurs, proposé et développé au sein de STMicroelectronics à Crolles, se veut être une alternative fiable et bas coût à l’utilisation de matériaux thermoélectriques exploitant l’effet Seebeck pour générer de l’énergie électrique. Des preuves de concept de tels systèmes ont déjà été développées aussi bien à macro-échelle qu’a micro-échelle. Ce travail s’inscrit dans la continuité du développement d’un récupérateur d’énergie macroscopique reposant sur ce principe-là. L’objectif de cette thèse est dans un premier temps d’optimiser cette structure pour atteindre des niveaux de puissances plus élevés que la première preuve de concept puis dans un second temps, de réaliser son intégration afin d’effectuer des démonstrations de capteur autonome et confirmer la viabilité de la technologie développée pour de telles applications.

The development of energy harvesting systems is linked to the emergence of the Internet of Things (IoT) more specifically to the proliferation of Wireless Sensor Networks that should respond to the growing needs for monitoring data in domains as diverse as the industry, the urban environments, the home or even the human body. Recent progress in the CMOS technology have enabled to remove some of the technical obstacles to the deployment of these smart and autonomous devices, specifically thanks to the improvements of the performances of microelectronic components, the design of ultra-low-power circuits and even the creation of wireless communication standards well adapted to the needs of wireless sensors. Given the availability of ambient energy sources like mechanical, thermal, light etc., energy harvesters are becoming reliable alternatives to batteries in order to extend the autonomy of these sensors. Consequently, various technologies of generators have been developed to harvest different kind of energies in function of their availability. The present work is a contribution to the development of a thermal energy harvester based on bimetallic strips heat engine and piezoelectric membranes. This type of technology developed by STMicroelectronics is intended to be a low cost alternative to thermoelectric generators exploiting the seebeck effect to convert heat into electricity. Based on this working principle, many harvesters both at the micro and macro scale have been fabricated. This thesis deals with the development of macroscopic energy harvesters whose first proofs of concept were established in a previous thesis. An important part of this manuscript deals with the thermal optimization of this energy harvester both in static and dynamic modes. Once the thermal properties improved, various piezoelectric materials were tested and compared to find the most adapted ones to our application and the same work is realized to choose the best device’s architecture. The integration of the energy harvester is then realized and wireless sensor node applications are demonstrated using various communication protocols and sensors. SPICE modeling of the system is also made and coupled with simulations of power management circuits developed by CEA’s design team. Finally, alternative ways to exploit wasted heat and vibrations are proposed through the development of piezoelectric bimetals and dual energy harvesters able to harvest thermal energy and mechanical energy at the same time: piezoelectric bimetals are realized either by direct deposition of piezoelectric composites or piezoelectric thin films onto bimetals. In the case of the dual energy harvester, piezoelectric cantilever beams were designed and simulated to vibrate at low frequencies (between 50Hz and 125Hz)., Le développement des systèmes de récupération d'énergie est liée à l'émergence des applications de type Internet des objets (IoT) plus spécifiquement à la prolifération des réseaux de capteurs autonomes. Les progrès réalisés ces dernières années dans le domaine des technologies de l’information et de la communication ont permis de lever certains verrous technologiques au développement de ces réseaux de capteurs intelligents et autonomes, notamment grâce à l’amélioration des performances intrinsèques des composants microélectroniques (vitesse, consommation), la conception de circuits plus économes en énergie, ou bien la mise en place de standards de communications radio adaptés à ces contraintes énergétiques. Etant donné l’ubiquité des sources d’énergie, la fabrication de générateurs permettant d’alimenter directement ces capteurs et les rendre autonomes en énergie à partir de ces sources représente une alternative viable à l’utilisation de batteries pour prolonger la durée de vie de ces capteurs communicants. Diverses technologies de générateurs ont ainsi été proposées pour s’adapter aux différentes formes que peut prendre l’énergie, qu’elle soit d’origine thermique, mécanique ou solaire. Le présent travail est une contribution à l'élaboration d’un récupérateur d’énergie thermique à base de bilames thermiques et de matériaux piézoélectriques. Ce type de générateurs, proposé et développé au sein de STMicroelectronics à Crolles, se veut être une alternative fiable et bas coût à l’utilisation de matériaux thermoélectriques exploitant l’effet Seebeck pour générer de l’énergie électrique. Des preuves de concept de tels systèmes ont déjà été développées aussi bien à macro-échelle qu’a micro-échelle. Ce travail s’inscrit dans la continuité du développement d’un récupérateur d’énergie macroscopique reposant sur ce principe-là. L’objectif de cette thèse est dans un premier temps d’optimiser cette structure pour atteindre des niveaux de puissances plus élevés que la première preuve de concept puis dans un second temps, de réaliser son intégration afin d’effectuer des démonstrations de capteur autonome et confirmer la viabilité de la technologie développée pour de telles applications.

14th CCWI international conference, Computing and Control in Water Industry, Amsterdam, NLD, 07-/11/2016 - 09/11/2016; International audience; Water Distribution Systems (WDSs) are constantly exposed to deliberate or accidental contaminations or may undergo a partially or full system collapse. In this paper we present the goals and preliminary results of the French-German project ResiWater (2016). The project ResiWater aims to develop tools to prepare water utilities for crisis management and enhance their resilience with regards to three specific case studies: collapse of WDS, water quality deterioration and cascade effects between water, energy and IT infrastructures.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI14th CCWI international conference, Computing and Control in Water Industry, Amsterdam, NLD, 07-/11/2016 - 09/11/2016; International audience; Water Distribution Systems (WDSs) are constantly exposed to deliberate or accidental contaminations or may undergo a partially or full system collapse. In this paper we present the goals and preliminary results of the French-German project ResiWater (2016). The project ResiWater aims to develop tools to prepare water utilities for crisis management and enhance their resilience with regards to three specific case studies: collapse of WDS, water quality deterioration and cascade effects between water, energy and IT infrastructures.

National audience; L’étude" ELFE" est, en France, la première consacrée au suivi des enfants, de leur naissance (2011) à leur majorité. Un des axes de ce projet, est l’analyse biologique de la chambre de l’enfant dès sa naissance. En 2011, les familles ont placé des capteurs électrostatiques pendant 10 semaines dans les chambres des bébés. Six moisissures, trois familles de bactéries et un acarien, responsables de maladies allergiques, infectieuses ou toxiques, ont été quantifiés.

IPIN 2016, International conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, MADRID, ESPAGNE, 04-/10/2016 - 07/10/2016; Map aided Pedestrian Dead Reckoning (PDR) methods seek to guarantee an autonomous positioning solution for pedestrians. Inertial sensors, assembled in one measurement unit, are usually fused with map data in order to palliate the well-known drift errors and step detection limitations, especially indoors as no GNSS signal is available. In addition to these remaining limitations, the measurement unit carrying mode has also to be accounted for in order to correct the walking directions, which is still an open issue in the literature. The aim of this study was to handle the above-mentioned difficulties within the framework of handheld devices; a magnetic and inertial measurement unit was used during experiments. First a routing graph was built according to the pedestrian's possible motions, depending on his mobility profile and surroundings, and second, an adaptive decision process was developed to determine which data among GNSS and the graph elements should be used to assist the location process; a particle filter was implemented to achieve these objectives. The main findings of this study can be summarized in three points. First, the step length model can be calibrated using GNSS within the straight phases of the subject's walk, preferably using particle filters because they offer a greater freedom in the positioning configuration; second, the misalignment between the walking direction and the pointing direction of the measurement unit is assessable in the geometrically constrained areas; and finally, the space configuration can be exploited to make a convenient choice of the external measurements to be considered.

National audience; The optical feedback interferometry phenomenon occurs when a portion of the output optical power is back-scattered from a remote target and coupled into the laser cavity to vary the laser’s emission properties (frequency and power mostly). Thus, this scheme results in a compact, self-aligned and contact-less interferometric sensor. Recent applications of optical feedback interferometer in the domains of microfluidics or acoustics have shown promising results and open new fields of researches. However in these applications, the amplitude of the sensing signal is extremely small due to the weakness of the backscattered power changes that are measured. In this thesis, an analytical model that describes the laser injection current and temperature dependence of the optical feedback interferometry signal strength for a single-mode laser diode has been derived from the Lang and Kobayashi rate equations. The model has been developed for all the known signal acquisition methods of the optical feedback interferometry scheme: from the package included monitoring photodiode, by collection of the laser power with an external photodetector and by amplification of the variations in the laser junction voltage. The model shows that both the photodiodes and the voltage signals strengths are related to the laser slope efficiency, which itself is a function of the laser injection current and of the temperature. Moreover, the model predicts different behaviors of the photodiodes and the voltage signal strengths with the change of the laser injection current and the temperature; an important result that has been proven by conducting measurements on all three signals for a wide range of injection current and temperature. Therefore, this simple model provides important insights into the radically different biasing strategies required to achieve optimal sensor sensitivity for the different interferometric signal acquisition schemes. In addition, the phase and amplitude relationships between the external and the in-package photodiode signals have been investigated theoretically and experimentally demonstrating unexpected results. Based on our model and experimental observations, a critical study has been performed on the impact of the combination of the three signals in the signal processing strategy in order to improve the sensor sensibility to low amplitude optical feedback.; Le phénomène d’interférométrie par réinjection optique se produit lorsqu’une portion de la puissance optique du laser est rétrodiffusée par une cible distante puis réinjectée dans la cavité laser ce qui affecte les propriétés d’émission du laser (fréquence et puissance en particulier).Ce principe résulte alors en un capteur interférométrique compact, auto-aligné et sans contact. Des applications récentes des capteurs par réinjection optique dans les domaines de la microfluidique et de l’acoustique ont montré des résultats prometteurs et ouvert de nouveaux domaines de recherche. Pourtant, dans le cadre de ces applications, l’amplitude du signal est extrêmement faible à cause de la faible amplitude des variations de la puissance rétrodiffusée qui est mesurée. Dans cette thèse, un modèle analytique décrivant la dépendance de l’amplitude du signal issu d’une diode laser monomode au courant d’injection et à la température est développé à partir des équations d’évolution de Lang et Kobayashi. Le modèle a été développé pour toutes les méthodes connues d’acquisition du signal interférométrique par réinjection optique : par la photodiode de monitoring incluse dans le boîtier de la diode laser, par la captation de la puissance optique au moyen d’un photodétecteur externe et par l’amplification de la tension aux bornes de la diode laser elle-même. Le modèle démontre que les signaux des photodiodes et de la tension sont liés à l’efficacité externe de la diode laser, qui elle-même est fonction du courant injecté et de la température. Qui plus est, le modèle prédit une évolutiontrès différente de l’amplitude de ces différents signaux en fonction du courant d’injection ou de la température. Un résultat remarquable,confirmé par une campagne de mesures pour ces trois types de signaux sur une large plage de courants d’injection etde températures. Ainsi ce modèle simple permet une compréhension nouvelle des stratégies de polarisation très différentes de la diode laser permettant d’obtenir une sensibilité optimale du capteur dans les différents schémas d’acquisition du signal. Par ailleurs, les relations entre la phase et l’amplitude des signaux issus des photodiodes externes et de monitoring ont été étudiées sur le plan théorique et expérimental ce qui a permis de révéler des résultats inattendus. À partir du modèle et basé sur des observations expérimentales, une étude critique a été menée sur l’impact de la combinaison des trois signaux dans la stratégie de traitement du signal afin d’améliorer la sensibilité du capteur aux réinjections optiques de faible amplitude.

ICA 2016, 22nd International Congress on Acoustics, BUENOS AIRES, ARGENTINE, 05-/09/2016 - 09/09/2016; Urban sound sensor networks deliver megabytes of data on a daily basis so the question on how to extract useful knowledge from this overwhelming dataset is eminent. This paper presents and compares two extremely different approaches. The first approach uses as much as possible expert knowledge on how people perceive the sonic environment, the second approach simply considers the spectra obtained every time step as meaningless numbers yet tries to structure them in a meaningful way. The approach based on expert knowledge starts by extracting features that a human listener might use to detect salient sounds and to recognize these sounds. These features are then fed to a recurrent neural network that learns in an unsupervised way to structure and group these features based on co-occurrence and typical sequences. The network is constructed to mimic human auditory processing and includes inhibition and adaptation processes. The outcome of this network is the activation of a set of several hundred neurons. The second approach collects a sequence of one minute of sound spectra (1/8 second time step) and summarizes it using Gaussian mixture models in the frequency-amplitude space. Mean and standard deviation of the set of Gaussians are used for further analysis. In both cases, the outcome is clustered to analyze similarities over space and time as well as to detect outliers. Both approaches are applied on a dataset obtained from 25 measurement nodes during approximately one and a half year in Paris, France. Although the approach based on human listening models is expected to be much more precise when it comes to analyzing and clustering soundscapes, it is also much slower than the blind data analysis.

The objective of this thesis was to develop a spectrophotometric sensor to quantify benzene, toluene and xylenes (BTX) in real time at the level of the occupational exposure limit values, ie 20 ppmv for toluene, 50 Ppmv for xylenes and 1 ppmv for benzene. The study was carried out with several sensitive layers, a solid silicic material synthesized by the sol-gel process or thin films (less than 5 μm) deposited on quartz by dip-coating a suspension of nanoparticles or a precursor solution leading to mesoporous silica thin films. We were able to demonstrate the effectiveness of BTX detection in real time. The use of continuous mesoporous films has enabled a correct repeatability of the sensor (standard deviation

The aim of this work was to analyse the applicability of electrical conductivity sensors for on-line monitoring the start-up period of an anaerobic fixed-bed reactor. The evolution of bicarbonate concentration and methane production rate was analysed. Strong linear relationships between electrical conductivity and both bicarbonate concentration and methane production rate were observed. On-line estimations of the studied parameters were carried out in a new start-up period by applying simple linear regression models, which resulted in a good concordance between both observed and predicted values. Electrical conductivity sensors were therefore identified as an interesting method for monitoring the start-up period of anaerobic fixed-bed reactors due to its reliability, robustness, easy operation, low cost, and minimum maintenance compared with the currently used sensors.

The maintenance of civil engineering structures requires regular checks. In this context, the fiber optic sensors have certain potentials for more an efficient automatic or semi-automatic maintenance solutions. The application of this study is about the development of an instrumentation dedicated to measuring vertical load through the support of a bridge. In this paper, we have equipped the central metallic plat of bridge bearings by fiber optic sensors. The microbending loss mechanismis used and the principle of the method is based on the measurement of the light attenuation in the sensor output. The development of instrumentation required firstly the theoretical modeling of the behavior of the sensor embedded in the rubber by the finite element method, and secondly, conducting a series of experiments to validate the models developed. The results of these studies are presented., Pour garantir la pérennité d'une structure de génie civil, des contrôles réguliers sont nécessaires. Ces contrôles exigent des interventions périodiques et/ou permanentes faisant appel à des tests appropriés. Dans le cadre de la surveillance d'un pont, les capteurs à fibres optiques ont des potentialités leurs permettant de proposer des solutions automatiques ou semi-automatique intéressantes. L'application visée par cet article concerne le développement d'une instrumentation dédiée à la pesée des charges verticales au niveau des appuis. Pour ce faire, nous avons équipé la frette centrale d'un appareil d'appui en élastomère à l'aide de plusieurs capteurs à fibres optiques conditionnées en micro-courbures au moyen d'un ressort métallique de différents pas mécanique. Le principe de la méthode repose sur la mesure de l'atténuation lumineuse en sortie du capteur. La mise au point de l'instrumentation a nécessité, d'une part, la modélisation théorique du comportement du capteur noyé dans de l'élastomère par la méthode des éléments finis, et d'autre part, la réalisation d'une série d'expérimentations permettant de valider les modèles développés. Les résultats de ces différentes études sont présentés.

IEEE-NEMS 2016 - The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, Matsushima Bay, JAPON, 17-/04/2016 - 20/04/2016; We describe the prototyping of a battery-powered, RFID-enabled carbon nanotube strain sensor for concrete strain and crack monitoring. A series of 10 prototypes has been embedded in a real structure. After a year it is still providing valuable information on the state of the structure. The final volume of the embedded module is 43cm3, the lowest volume reported to date in the field of embedded monitoring of concrete.

IEEE NEMS 2016 - The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, Matsushima Bay, JAPON, 17-/04/2016 - 20/04/2016; We report on a multi-sensing probe for water network monitoring enabling simultaneous measurement of water electrical conductivity, flow-rate, temperature and pH. A very simple fabrication process is used where all physical sensors are obtained only from micro-patterning of glass, combining platinum, gold. Further coating using Atomic Layer Deposition (ALD) is achieved for the purpose of reducing both electro-erosion and biofouling, while keeping the sensor's electrical and thermal functionalities. This is critical for long-term reliability of sensors immersed in water. Carbon nanotubes are then inkjet-printed last for the pH sensor. Lateral size of each sensing elements does not exceed a few 100µm. This small footprint allowed implementing a redundancy strategy on the chip, not only for reliability purposes but also to accommodate for different measurement ranges based on scalable designs.

EuCAP 2016 - 10th European Conference on Antennas and Propagation, Davos, SUISSE, 10-/04/2016 - 15/04/2016; With Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) getting always more sophisticated, the related Virtual Prototyping platforms have to propose a very high level of accuracy with improved flexibility regarding vehicles, sensors, environments and scenarios. In this paper a new strategy is introduced for RADAR sensors modeling aimed at allowing high accuracy while limiting the related development efforts.

Ce mémoire est une étude comparée des différentes solutions anamorphiques actuelles, et cherche à retranscrire les caractéristiques propres à ces optiques sur les caméras numériques. Il ne s'agit pas simplement d'un ratio : la qualité de flou et la texture que cette optique apporte à l'image signent une réelle empreinte, propre à chaque film. Ces recherches abordent optiques vintages et modernes, et la façon dont les chefs opérateursintègrent l'anamorphose dans leur travail.

Global warming is one of the major problems of this century. Thus, European policies support the development of renewable energies in order to reach the target set by the European Union by 2020: 20% of the energy consumption must come from renewable resources. The combustion of wood biomass is the larger of the renewable energies and thus the increase of it is a key factor to get the expected target. Wood chips are shredded wood that present many advantages for the production of thermal energy. In particular, they are considered a carbon neutral fuel. During combustion, the water content does not produce energy but causes a heat loss in the process of the evaporation of the water. Moreover, for a given mass of biofuel, the larger water content, the smaller the wood available. Therefore knowing the moisture content (MC) allows to determine the calorific value of the biofuel and then its price. In this thesis several techniques based upon the study of the permittivity of large samples of wood chips have been proposed to predict the MC. External systems based on measurements of the reflected energy by the material are not reliable because of their dependence on the surface of the fuel, which can be very changeable under rough industrial and weather conditions. Internal devices are more efficient. They are based on either a capacitive technology or on open resonator technology. Due to promising results, a prototype of a resonator device was implemented and tested in real operating conditions., Le réchauffement climatique est l'un des principaux problèmes de ce siècle. Les politiques européennes soutiennent le développement des énergies renouvelables afin d'atteindre, d'ici 2020, l'objectif fixé par l'Union Européenne (UE). Ce dernier stipule que 20% de l'énergie produite devra provenir d'une source renouvelable. La combustion de la biomasse sous forme de bois est la plus importante des ressources renouvelables. Par conséquent, le développement de celle-ci est fondamental pour atteindre l'objectif de l'UE. Les plaquettes forestières sont des morceaux de bois déchiquetés. Elles présentent de nombreux avantages pour la production d'énergie thermique, en particulier, elles possèdent un bilan carbone neutre. Lors de la combustion, la présence d'eau dans le bois ne produit pas d'énergie mais provoque une perte de chaleur dans le processus de l'évaporation de l'eau. Par ailleurs, plus il y a d'eau moins il y a de bois pour une masse donnée de combustible. De ce fait, la connaissance de la teneur en eau dans le bois permet de déterminer son pouvoir calorifique et donc son prix. Dans cette thèse, plusieurs techniques fondées sur l'étude de la permittivité ont été proposées afin de prédire la teneur en eau des plaquettes forestières à grande échelle. Les systèmes externes fondés sur la réflectivité électromagnétique du matériau sont peu fiables en raison de leur dépendance à l'état de surface du combustible. Celui-ci est très variable en fonction des conditions d'utilisation et climatiques. Les dispositifs internes sont plus performants. Des systèmes internes capacitifs et à base de résonateurs ouverts ont été étudiés. Un prototype de dispositif à résonateur a été réalisé et testé en conditions réelles de production.

National audience; A complete, commercially available, integrated telemetry and data acquisition system designed to measure core body temperature (BT) was evaluated in a total of 45 growing pigs from 95 and 150 days of age. This system is composed of an implantable pill that wirelessly and continuously transmits BT to a dedicated recorder. Pills were surgically implanted in the brachiocephalic muscle (neck) at 3 to 4 cm in depth. Measurement interval of BT was set at 2 min. Pigs were housed in individual pens and were allocated to 5 experimental groups (G). The G1 group of pigs was kept at 22°C from 100 and 150 days (d) of age, G2, G3, G4 pigs were submitted to an experimentally thermal challenge (5 d at 32°C) from 103, 117, 131 d of age, respectively. The G5 group was thermally challenged at the 3 consecutive stages. For G1 pigs, average daily BT varied considerably among animals (from 38.3 to 39.0°C) and decreased linearly with BW. BT exhibited circadian rhythms with 2 peaks (between 05:00 and 11:00 h and between 12:00 and 19:00 h). The occurrence of peaks was normally congruent, within a 2-h window, across pigs. Daily average BT increased during the thermal challenge (39.5 vs. 38.7°C; P < 0.01). At 32°C, the circadian rhythm of BT changed with a minimal (39.1°C) and a maximal value (40.0°C) at 09:00 and 22:00 h, respectively. Measurements of BT assessed by telemetry and by a rectal thermometer were well correlated (r = 0.71) but rectal temperature appears to be underestimated as BT decreased. The telemetry system was found to be a viable alternative for a continuous monitoring of BT in a research setting.

International audience; In mission-critical Wireless Sensor Networks surveillance applications, a high detection rate coupled with a low false alarm rate is essential. Additionally, fusion methods can be employed with the hope that aggregation of uncertain information from multiple sensors enhances the quality of surveillance provided by the network. This paper investigates the following fundamental problem: what is the best way to deploy a finite number of unreliable sensors characterized by uncertain readings in order to satisfy the user detection requirements. Unlike prior efforts that rely on simple fusion schemes, we use the Dempster-Shafer theory to define a generic evidence fusion scheme that captures several characteristics of real-world applications. The fusion-based uncertainty-aware sensor networks deployment problem is formulated as a binary non-linear and non-convex optimization problem that is NP-hard, and an efficient heuristic using genetic algorithms is investigated. The effectiveness and efficiency of the proposed approach are evaluated using both simulations and experiments. The obtained results demonstrate the appropriateness of the evidence fusion model that considers in a meaningful way the information on the quality of sensors decisions as well as the reliability of these sensors along with their uncertain and imprecise decisions. Also, the proposed approach outperforms state-of-the-art deployment strategies.

It is not always possible to stabilize or reinforce unstable slopes. An effective management strategy for reducing loss of life and economic losses due to landslides is to deploy a monitoring system aimed at alerting people exposed to the landslide hazard. This document provides guidelines to design a monitoring system. It is divised into four sections : the characterization of the site (chapter 1), the choice of sensors (chapter 2), the deployment of sensors and site monitoring (chapter 3), the processing of collected data (chapter 4). The main sensors used to monitor unstable slopes and case studies are respectively described in parts 2 and 3., En présence d'un site instable menaçant des personnes et des biens et pour lequel des travaux de stabilisation ou de confortement ne sont pas envisageables, une solution efficace pour gérer le risque consiste à déployer un système de surveillance destiné à générer des alertes. Le présent guide, à destination des gestionnaires, des maîtres d'oeuvre et d'ouvrage et des bureaux d'études, détaille la démarche permettant d'élaborer une stratégie de surveillance. Il comporte 4 étapes : la caractérisation du site (chapitre 1), le choix des dispositifs de mesure (chapitre 2), leur déploiement et la surveillance du site (chapitre 3), l'analyse des données (chapitre 4). Il n'inclut pas la mise au point d'une gestion de crise. Des fiches présentant les caractéristiques des capteurs fréquemment utilisés pour la surveillance des sites instables et des études de cas sont présentées en parties 2 et 3.

My research activities are related to the fields of Data Mining, Data Base and Machine Learning. The main goal of my work is the development of new techniques and algorithms to manage and analyze large amounts of heterogeneous data with a major emphasis on data involving spatial and temporal characteristics (i.e. satellite images, environmental data, sensor data, etc...).

The objective of this thesis was to develop a spectrophotometric sensor to quantify benzene, toluene and xylenes (BTX) in real time at the level of the occupational exposure limit values, ie 20 ppmv for toluene, 50 Ppmv for xylenes and 1 ppmv for benzene. The study was carried out with several sensitive layers, a solid silicic material synthesized by the sol-gel process or thin films (less than 5 μm) deposited on quartz by dip-coating a suspension of nanoparticles or a precursor solution leading to mesoporous silica thin films. We were able to demonstrate the effectiveness of BTX detection in real time. The use of continuous mesoporous films has enabled a correct repeatability of the sensor (standard deviation, L’objectif de cette thèse était de développer un capteur spectrophotométrique pour quantifier le benzène, le toluène et les xylènes (BTX) en temps réel aux valeurs limites d’exposition professionnelles, c’est-à-dire 20 ppmv pour le toluène, 50 ppmv pour les xylènes et 1 ppmv pour le benzène. L’étude a été menée avec plusieurs couches sensibles, un matériau silicique massif synthétisé par le procédé sol-gel ou des films minces (moins de 5 µm) déposés sur quartz par trempage-retrait dans une suspension de nanoparticules de silice mésoporeuse ou de précurseurs permettant d’obtenir des films fins continus de silice mésoporeuse. Nous avons pu démontrer l’efficacité de la détection des BTX en temps réel. L’utilisation des films mésoporeux a permis d’atteindre une répétabilité correcte du capteur (écart type

Participatory measurements appear as a promising technique for performing noise mapping and monitoring. However, the confidence in the quality of raw data collected through participatory measurements controls the faithfulness of the output noise maps. In this paper, a cross-calibration method is proposed, which aims at both selecting the best candidate sensors and improving the furnished raw data. The method rests upon four steps: (i) an outlier detection, (ii) the crowd sensors-based correction, (iii) a fixed sensors-based correction, and (iv) the L den estimation. The efficiency of the approach for different characteristics of the network of mobile sensors is evaluated on its ability to reconstruct an artificial reference sound field, which consists of the one-month L 10s evolution, on a twenty streets network. The main conclusions are: (i) the systematic errors of the sensors can be efficiently corrected by a cross-calibration method, and thus do not affect the L den estimation, (ii) the fixed sensor network helps estimating the average error of the network of mobile sensors, (iii) the dispersion in an individual sensor measurements, which is due for example to the operator, stands for a much more critical concern and should be flagged by a rigorous outlier detection method, as the one proposed in this paper, (iv) although individual measures are improved by the proposed cross-calibration, some errors remain on the L den estimation because of the shortness of the collected samples, (v) increasing the number of sensors does not improve the L den estimation as long as individual measurements dispersions remain too large.

International audience; Performances of sensors, biosensors and membranes as well as their selectivity are dependent of the structuration, morphology and type of the used material. Atomic layer deposition (ALD) appears as a suitable synthesis technique due to its simplicity, reproducibility, the atomic scale precision of the deposited thickness and high homogeneity of the obtained films. This article deals with the use of ALD for fabricating sensors, biosensors and membranes and presents some achievements in sensing and separation. The advantages of the technique compared to common ones are highlighted using few examples taken from the literature.; Les performances des capteurs, biocapteurs et membranes ainsi que leurs sélectivités dépendent de la structuration, de la morphologie et de la nature des matériaux utilisés. La technique de dépôt par couche atomique ou ALD apparaît comme une technique de fabrication de choix du fait de sa simplicité, de sa reproductibilité, de l'homogénéité des dépôts obtenus, même sur des substrats très structurés, ainsi que de la possibilité de contrôle de leur épaisseur au niveau atomique. Cet article présente l'utilisation de l'ALD pour la fabrication de capteurs, biocapteurs et membranes avec les réalisations possibles en termes de détection et de séparation. L'avantage de cette technique par rapport à des approches plus conventionnelles est mise en évidence par quelques exemples choisis dans la littérature.

Nowadays, GNSS (Global Navigation Satellite Systems) such as GPS are usually used in ground transportation systems for non-safety-relevant applications. In these situations, the quality of localisation information is not called into question. In the case of safety-related applications, the localisation service becomes critical in railway system. The standards (EN 50126, EN 50128 and EN 50129) require the determination of the degree of confidence that the user can be placed in the delivered service i.e. the RAMS analysis before putting into service of a new system.A GNSS-based localisation service suffers from accuracy variability linked to the different environmental configurations that a train crosses all along a mission. However, with hybridisation solutions and combination of actual technologies, the GNSS integration increasingly interests the railway actors in order to ameliorate the train control system replacing balises by an embedded solution.After a state-of-the-art on the railway localisation and existing RAMS methods, a causal and sensitivity methodologies are done in order to determine new paramters permitting to evaluate the safety of sensor architectures (with a GNSS receiver). We propose a new approach for safety evaluation of the GNSS-based systems through the integrity attribute, GNSS performances attributes, extended to the hybridised systems and in railway domain. A safety evaluation is performed on chosen architecture during sensibility and causal analyses thanks to the previous proposed approach., Les GNSS (Global Navigation Satellite Systems), notamment le GPS sont aujourd'hui largement utilisés dans les systèmes de transport terrestre pour des applications sans impact sur la sécurité des biens et des personnes. Dans de telles situations, la qualité de l'information de localisation n'est pas un paramètre vital. Le service de localisation devient un élément critique dans un système ferroviaire. Les standards (EN 50126, EN 50128 et EN 50129) requièrent la détermination du degré de confiance que l'utilisateur peut placer dans le service délivré c'est à dire l'évaluation de la sûreté de fonctionnement avant la mise en service d'un nouveau système.Un service de positionnement basé sur un GNSS souffre d'une variabilité de la précision inhérente aux différentes configurations environnementales qu'un train traverse tout au long d'une mission. Cependant, les GNSS intéressent les communautés de transport ferroviaire afin d'améliorer les systèmes de contrôle-commande des trains tout en substituant les balises au sol par une solution embarquée. Après un état de l'art sur la localisation ferroviaire et sur les méthodes de sûreté de fonctionnement existantes,une analyse causale et de sensibilité sont faites afin de déterminer de nouveaux indicateurs pour évaluer la sécurité d'architectures de capteurs (avec un récepteur GNSS). Nous proposons ensuite une nouvelle approche pour l'évaluation de la sécurité des systèmes basés sur les GNSS grâce à l'intégrité, paramètre de performances des GNSS, étendu aux systèmes autres que GNSS et au milieu ferroviaire. Une évaluation de la sécurité sur un cas d'utilisation précis est réalisée grâce à l'approche proposée précédemment.

This letter presents a vehicle detection state machine for magnetometer sensors. The state machine designed by Chinrungrueng and Kaewkamnerd for a single lane is extended to $n$ motorway lanes with multiple lane changes. The proposed method has good performance in terms of the detection rate and the false detections, which are mainly due to the interference from a vehicle in an adjacent lane and lane changing. The state machine is evaluated on a real motorway and compared with industrial sensors.

Thanks to new technological developments, it is now possible to get our localization with our own smartphone. However, indoor environments are still relatively lacking in localization based service. MEMS sensors, composed of inertial and magnetic sensors, offer a ubiquitous solution. These sensors can be merged with other technologies to give a reliable solution for the Pedestrian Navigation. In this context the ?Pedestrian Dead Reckoning? strategy is attractive. Indeed, this strategy enables to estimate the walking distance with a limited drift. But the walking direction estimation remains critical in the PDR strategy. Hand movements are relatively erratic and cause a dynamic angular misalignment, which is difficult to estimate. Firstly, a new orientation estimation algorithm of the handheld unit is developed to reduce the errors in the horizontal inertial measurements. The filter is parametrized with quaternions and based on opportune invariant phases of the magnetic and gravity fields. Secondly, a novel walking direction estimator is proposed. State of the art methods to estimate the walking direction are based on the signal energy maximization and are sensitive to erratic hand movements. The new approach is based on the theories of probability and information that is built on the biomechanical description of walking. Experimental validations are conducted to analyze the performance of the new direction estimation filter whose quality directly depends on the quality of the position estimates, La technologie d'aujourd'hui donne la possibilité à chacun de se localiser grâce à son smartphone. Cependant les milieux intra-muros restent encore relativement dépourvus en service de géolocalisation. Pour des raisons d'ubiquité, les centrales inertielleset magnétiques de technologie MEMS présentes dans les smartphones offrent une solution pour la navigation pédestre. Dans ce contexte la stratégie « Pedestrian Dead-Reckoning » s'avère intéressante car elle limite la dérive temporelle de l'estimation de ladistance parcourue. Cependant, l'estimation de la direction de marche s'avère critique dans la stratégie PDR, les mouvements de la main présentant un certain désordre/désalignement qui rend difficile une telle estimation.Dans un premier temps, l'estimation de l'orientation de la centrale inertielle est affinée afin de projeter avec un minimum d'erreur les mesures inertielles dans le plan horizontal. Un filtre d'estimation de l'orientation paramétré en quaternions et basé sur une exploitation opportune des champs magnétiques et de gravité a été développé. Dans un second temps, il s'agit d'estimer la direction de marche. Les méthodes de l'état de l'art proposent une estimation de la direction de marche à partir de la maximisation de l'énergie du signal. Cette approche est sensible aux mouvements de la main. Nous proposons une nouvelle approche basée sur les théories des probabilités et de l'information qui s'inspire de la description biomécanique de la marche. Des validations expérimentales sont conduites pour analyser les performances d'estimation de la direction de marche qui est directement reliée à la qualité de l'estimation du positionnement

Electromechanical coupling effect has been paid the increasing attention due to ability to realize conversion between electric excitation and mechanical response and vice versa. Thanks to their flexibility, light weight, relatively low mechanical strength, ease of processability into large-area films, and ability to be molded into desirable geometric dimensions, polymers materials which possess an electromechanical coupling effect have been emerging recently. This thesis aims to systematically determine the electromechanical behavior of the P(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene) [P(VDF-TrFE-CTFE)] terpolymers via crystallization and additive technology approaches and intend to extend such terpolymers to the electromechanical force sensor devices application. The influence of the thermal processing on the electromechanical response and microstructure of the terpolymers were firstly investigated. Cantilever unimorph bending measurement found the tip displacement δ and transverse strain S_31 for each thermally treated terpolymer followed a quadratic correlation with the electric field. δ was maximized at a 39.3% crystal content, instead of S_31 peaking at lowest crystal content, showing an exponential decay against the crystal fraction increasing. The dynamics of crystallized terpolymers were additionally studied via broadband dielectric spectroscopy. Constrained segmental dynamics was observed in the terpolymer containing the highest crystal fraction for which a narrow relaxation time distribution was found. Moreover, the enhanced dielectric and electromechanical response of DEHP doped terpolymer were interpreted via morphology microstructure and molecular mobility analysis. Interfacial polarization shifted to the high frequency by one decade because of dopant DEHP. Finally, electromechanical devices based on ferroelectric P(VDF-TrFE) and electrostrictive P(VDF-TrFE-CTFE) towards the dynamic force sensor implementation were designed and fabricated via inkjet printing technology. The bias electric field for terpolymer sensor was much lower than the poling electric field for a copolymer sensor. And the piezoelectric properties equivalent to the corresponding copolymer sensor can be obtained for a bias as low as 7.5 V/μ, Les polymères ferroélectriques et plus récemment les matériaux électrostrictifs ont attiré l’attention de la communauté scientifique en raison de leur capacité de conversion d’une excitation électrique en une réponse mécanique et vice versa. La synergie entre les propriétés électro actives de ces polymères et leurs propriétés physico-chimiques intrinsèques (souplesse, légèreté, grande résistance mécanique, facilité de mise en œuvre etc.) en font des candidats de choix pour des applications de types capteurs et actionneurs souples. Cette thèse vise à déterminer de façon systématique le comportement électromécanique des terpolymères P (fluorure de vinylidène-trifluoréthylène-chlorotrifluoroéthylène) [P (VDF-TrFE-CTFE)] par des techniques de cristallisation et de technologies additives et entend étendre ces terpolymères à l'application des dispositifs de type capteur de force électromécanique. L'influence du traitement thermique sur la réponse électromécanique et la microstructure des terpolymères a d'abord été étudiée. Il a été mis en évidence que la déformation électrostrictive transversale S31 pour chaque terpolymère traité thermiquement suit une loi quadratique avec le champ électrique. Par ailleurs il a été démontré que la déflexion d’un actionneur unimorphe est maximisée pour une fraction de phase cristalline de 39,3%. La dynamique moléculaire des terpolymères cristallisés a également été étudiée par spectroscopie diélectrique à large bande. Une dynamique segmentaire contrainte a été observée dans le terpolymère contenant la fraction cristalline la plus élevée pour laquelle une distribution étroite du temps de relaxation a été mise en évidence. En outre, il a été démontré que l’ajout d’agent plastifiant permet d’augmenter de manière significative la réponse électromécanique des terpolymères fluorés, ouvrant la voie vers de nouveaux matériaux électrostrictifs hautes performances fonctionnant sous faible champ électrique. De plus, la réponse diélectrique et électromécanique accrue du terpolymère dopé a été étudiée par microscope à force atomique et spectroscopie diélectrique dynamique. Ces analyses ont permis de lier l’augmentation de la réponse électromécanique de ces mélanges à un effet de polarisation interfaciale intensifié lors de l’augmentation de mobilité moléculaire de la phase amorphe rigide de ces terpolymères fluorés. Enfin, des dispositifs électromécaniques basés sur le polymère ferroélectrique P (VDF-TrFE) et le terpolymère électrostrictif P (VDF-TrFE-CTFE) ont été élaborés. Un procédé de fabrication additive utilisant la technologie d'impression jet d'encre a permis de concevoir et valider la faisabilité de réalisation de capteurs de force dynamique. Il a alors été démontré que les propriétés pseudo-piézoélectriques du terpolymère électrostrictif sont équivalentes à celles du copolymère ferroélectrique pour un faible champ électrique de biais de 7,5 V /μ

Ce document vise à préciser la représentativité des vitesses obtenues à l'aide des deux capteurs les plus couramment utilisés, à savoir les cordes de vitesse (temps de transit) et le capteur à effet Doppler. L'objectif opérationnel est d'aider les maîtres d'ouvrage à évaluer des projets de mise en place de mesure de débits en continu. Il donne également des indications pour la vérification et la réception de ces appareils. Pour cela nous rappellerons les notions de base de fonctionnement des capteurs et leurs sources d'erreur avant de présenter les mesures qu'il est raisonnablement possible de faire avec des capteurs de mesure de vitesse en continu puis de présenter les mesures qu'il est possible de réaliser dans le cas de contrôle ou d'opérations ponctuelles. Le propos est centré sur les méthodes utilisables en assainissement urbain et adaptées aux mesures en continu du débit d'écoulements à surface libre sur des sites permanents ou temporaires.

Réunissant près de 400 participants, 360 communications orales et 60 posters, PREMUS a permis d'échanger sur les recherches actuelles et les pratiques d'interventions sur la prévention des troubles musculosquelettiques (TMS). Plusieurs thèmes ont notamment été abordés : travail sédentaire, travail en posture debout, exercices physiques au travail, biomécanique des membres supérieurs lors de l'utilisation des nouvelles technologies de communication, prise en compte du sexe/genre, variabilité motrice, exercices physiques au travail et capteurs inertiels.

International audience; Les caractéristiques des transferts thermiques entre un fluide et une paroi ne peuvent pas toujoursêtre estimées par calcul avec l’emploi de corrélations d’échange, qui sont en général limitées à desapplications simples, en régime permanent non fluctuant, avec des fluides homogènes, assez loin desréelles applications de l’industrie.C’est précisément pour répondre à un cas particulier que le CEA a conçu un capteur appelé « coef h »pour étudier les chargements thermiques en paroi dans les structures où siègent des zones demélanges en régime turbulents à grand écart de température. L’objectif a été de développer un outilcapable de mesurer expérimentalement les flux thermiques, les fluctuations de température, et lecoefficient d’échange dans un composant de type té de mélange avec une grande dynamique.L’acquisition de ces paramètres constitue la source d’entrée pour effectuer les calculs mécaniquesavec des données thermiques précises et évaluer la tenue à la fatigue des composants.

Developing a precise estimation system of pedestri-an tracks inside buildings in order to qualify others navigation methods is targeted in this project. The aim of this contribution is to improve the existing solution thanks to novel GNSS observations. GNSS based velocity estimate was studied using two dif-ferent observations: Doppler frequency and Time-Differenced Carrier-Phase (TDCP). Following a per-formance comparison of the velocity estimated with both observables, the TDCP was chosen for the hy-bridization filter. The contribution of GNSS TDCP is found to be significant on the existing solution. Achieving a better biases estimate improves the overall quality of pedestrian foot tracks estimation

Pour évaluer la sécurité d'un ouvrage en terre, il est indispensable de disposer et de pouvoir interpréter des données d'auscultation, mais les mesures sont parfois difficiles à mettre en place et pas toujours fiables sur le long terme. Avec l’insertion de fibres optiques dans un géotextile, la solution TenCate GeoDetect® est le premier système d'auscultation conçu spécifiquement pour les applications géotechniques. Implantée depuis huit ans avec succès sur de nombreux ouvrages, elle permet d’accéder à des informations jusqu’ici très difficiles à obtenir et ceci avec une grande précision.