Concevoir un bâtiment avec des préoccupations de confort et de maitrise de l'énergie est un enjeu primordial. Dans le contexte mondial alarmant, tant sur le plan énergétique que climatique, le secteur du bâtiment est pointé du doigt. En France, l'éclairage fait partie des mauvais élèves comparés aux autres pays européens. Le pays accuse un certain retard dans la qualité de l'éclairage tertiaire ou résidentiel en termes de performance énergétique, confort visuel ou santé au travail. L'organisation de « 2015, Année de la Lumière en France » par l'ONU, l'UNESCO et le CNOP montre qu'un changement tend à s'opérer dans les consciences. L'île de La Réunion, compte tenu de son fort gisement solaire, est une terre de choix pour expérimenter des dispositifs novateurs dans l'apport de lumière naturelle au sein des bâtiments. Pour cela, l'approche physique du phénomène offre des perspectives de prédiction où l'étude théorique d'aujourd’hui fera le bâtiment de demain. En débutant par une approche généraliste, ce manuscrit de thèse se veut être le plus exhaustif possible dans l'étude bibliographique, expérimentale et modélisation du comportement des DGLT-R (Dispositifs de Guides Lumineux Tubulaires Réfléchissants) appliqués au bâtiment. Notre prospection bibliographique nous a révélé que ce procédé est couramment commercialisé et installé à l'échelle internationale sur les bâtiments soucieux de leur impact environnemental ou du bien-être de leurs occupants. Cependant, la littérature montre également qu'ils sont peu étudiés et que les approches ne peuvent être appliquées à tous types de climats. Dans ce cadre, une étude expérimentale à échelle réelle, comprenant de nombreux scénarios, a été menée en vue de créer une base de données de mesures expérimentales unique et comprendre les phénomènes mis en jeu. La modélisation semi-empirique possède à la fois des atouts et des inconvénients. Forte de simplicité, elle reste toutefois limitée à une configuration ou un climat particulier. À cette problématique, ces travaux de recherche offrent une solution : un outil numérique de modélisation dédié, assurant la génération des modèles au départ de mesures à effectuer, nommé HEMERA. Il utilise la puissance des algorithmes génétiques pour offrir une solution efficace à un problème local. Le code de calcul CODYRUN est le support de validation du modèle généré pour le climat de La Réunion. Ce code de calcul bénéficie d'une expérience et d'un développement de plus de 20 ans au sein du laboratoire PIMENT. / Designing a building with comfort and energy conservation concerns is a key issue. In the alarming global context, both on energy-climate that the building sector is singled out. In France, the lighting is among the poor performers compared to other European countries. The country lags behind in quality tertiary or residential lighting in terms of energy performance, visual comfort or health. The organization of "2015, Année de la Lumière en France" by the ONU, UNESCO and the CNOP shows a change which tends to take place in the popular consciousness. Reunion Island, considering its strong solar radiation, is a land of choice to experiment with innovative devices in the contribution of daylight in buildings. For this purpose, the physical approach of the phenomenon provides prediction prospects, where the theoretical study of today will be tomorrow's building. Starting with a generalist approach, this PhD thesis aims to be as comprehensive as possible in the literature review, experimental and modelling study of the TDGS (Tubular Daylight Guide Systems) applied to the building. Our bibliographic survey has revealed that, this process is commonly marketed and installed internationally on the buildings concerned about their environmental impact or well-being of their occupants. However, the literature also shows they are poorly studied, and the approaches cannot be applied to all types of climates. In this context, a full-scale experimental study, including many scenarios was conducted to understand the phenomena involved.The semi-empirical modelling has both strengths and weaknesses. With simplicity, it remains limited to a configuration or a particular climate. In this issue, this research offers a solution: a numeric tool of dedicated modelling environment, ensuring the generation of the models according to need, called HEMERA. It uses the power of genetic algorithms to provide an effective solution to a local problem. The computer code CODYRUN is the support of the validation of the model developed as part of this work, and adjusted specifically for the climate of Reunion Island. This software profits an experience and a development of over 20 years in the PIMENT laboratory.

Les réseaux de capteurs sans fil sont utilisés dans de nombreuses applications de surveillance de l’environnement (par exemple, pour surveiller les volcans ou pour détecter les incendies de forêts). Dans de telles applications, les nœuds capteurs disposent d’une quantité limitée d’énergie, mais doivent fonctionner pendant des années sans avoir leurs batteries changées. La principale méthode utilisée pour permettre aux nœuds d’économiser leur énergie est de séquencer les périodes d’activité et d’inactivité. Cependant, la conception de protocoles MAC et de routage pour les applications avec des taux d’activité faibles est un défi. Dans cette thèse nous proposons des protocoles MAC avec de très faibles taux d’activité (moins de 1% d’activité) et des protocoles de routages adaptés pour des réseaux de capteurs sans fil dédiés aux applications de surveillance environnementale. Nos protocoles sont analysés et comparés aux protocoles existants par simulation et par expérimentation sur des nœuds TelosB. Malgré un taux d’activité très faible pour tous les nœuds, nos protocoles sont capables d’obtenir de bonnes performances, contrairement aux autres protocoles de la littérature, qui ne sont pas adaptés à opérer avec de faibles taux d’activité. / Wireless sensor networks are used in many environmental monitoring applications (e.g., to monitor forest fires or volcanoes). In such applications, sensor nodes have a limited quantity of energy, but must operate for years without having their batteries changed. The main mechanism used to allow nodes to save energy is to sequence periods of activity and inactivity. However, the design of MAC and routing protocols for applications with low duty-cycle is still a challenge. In this thesis, we proposed unsynchronized MAC and routing protocols for wireless sensor networks devoted to environmental monitoring applications. The main specificity of our protocols is that they are adapted to very low duty-cycle (less than 1 % for all nodes). Our protocols are analyzed and compared to existing protocols by simulation and experimentation on TelosB nodes. Despite this low duty-cycle for all nodes, our protocols are able to achieve good performance, unlike other protocols in the literature, which are not adapted to these extreme conditions.

La crise pétrolière de 1974 frappe de plein fouet la consommation énergétique. Cette crise bouleverse d’abord la consommation quotidienne, les entreprises qui consomment beaucoup d’énergie (acier, automobile, … etc.), puis l’État qui voit se réduire les taxes pétrolières pour régulariser le marché public. Ainsi les citadins, surtout les parisiens, qui ont peu de ressources énergétiques doivent changer leurs habitudes de consommation. Réduire la consommation énergétique dans la construction devient une nécessité et l’État doit montrer l’exemple. Les bâtiments publics, neufs, rénovés ou restaurés servent d’exemple et illustrent les prises de position de l’État. S’occuper des économies d’énergie dans des bâtiments publics, c’est montrer l’intérêt que l’État manifeste vis-à-vis du domaine public. Le but de ce projet est de reconstituer les manières de repartir les traditions et les décisions dans la gestion énergétique et les nouveaux moyens techniques appliqués à la construction des édifices. Les résultats mettent en évidence cette problématique à travers l’étude de quelques bâtiments publics réalisés/édifiés en Île-de-France rapidement après la crise pétrolière de 1974. / The oil crisis of 1974 strikes quite hard the energy consumption. First of all, this crisis has disturbed the daily consumption, the companies which consume a lot of energy (steel, automobile, etc.) Then the State which reduced the oil taxes to settle the public market. The citizens, especially the Parisians who have a little reserve of energy resources may need to change their consumption habits. Reducing the energy consumption in the buildings becomes a necessity and the government has to show the example. The public, new, renewed or restored buildings, display the examples that the government wants to give of its new position. Dealing with the question of energy savings in public buildings, is also showing the governmental interest towards its public sector. See how the traditions and the decisions in the energy management and the new technical means applied to the construction of buildings are the purposes of this research, which highlights this problem and applies it to some of the public buildings realized recently after the oil crisis of 1974 in Ile-de-France .

Le maintien à domicile des personnes fragiles vivant seules est devenu une préoccupation majeure de santé publique dans nos sociétés modernes. Parmi les différents aspects scientifiques traités dans le domaine de la surveillance à domicile, nous nous intéressons à l’étude et à la proposition d’une solution permettant à des capteurs répartis de communiquer entre eux de façon optimale et adaptée aux contraintes spécifiques de l'application. Plus précisément, nous souhaitons construire un réseau sans fil courte portée constitué de plusieurs nœuds capteurs échangeant entre eux des données selon un protocole de communication de niveau MAC (contrôle d’accès au médium) qui optimise à la fois l’énergie, le délai de transmission et la perte d’informations. Pour cela, nous avons finement analysé les avantages et les limites des technologies WPAN (réseau local personnel sans fil) et des protocoles de communication actuellement utilisés en rapport aux exigences de notre application. Nous avons ensuite proposé une méthode d’accès au médium déterministe, adaptative et économe en énergie basée sur la couche physique IEEE 802.15.4 et une topologie maillée. Elle permet de garantir le délai d'acheminement des messages avec un risque de collisions très fortement limité, grâce à une réutilisation spatiale du médium dans un voisinage à deux sauts. Cette proposition a été caractérisée par modélisation et simulation à l'aide du simulateur de réseau OPNET. Nous avons alors implémenté les mécanismes proposés sur des dispositifs matériels et déployé un réseau de capteurs en situation réelle afin de vérifier la pertinence du modèle et évaluer la proposition selon différentes configurations de test / Monitoring behavior of the elderly and the disabled living alone has become a major public health problem in our modern societies. Among the various scientific aspects involved in the home monitoring field, we are interested in the study and the proposal of a solution allowing distributed sensor nodes to communicate with each other in an optimal way adapted to the specific application constraints. More precisely, we want to build a wireless network which consists of several short range sensor nodes exchanging data between them according to a communication protocol at MAC (medium access control) level that optimizes energy consumption, transmission time and loss of information. To achieve this objective, we have analyzed the advantages and the limitations of WPAN (wireless personal area network) technology and communication protocols currently used in relation to the requirements of our application. We then proposed a deterministic, adaptive and energy saving medium access method based on the IEEE 802.15.4 physical layer and a mesh topology. It ensures the message delivery time with strongly limited collision risk due to the spatial reuse of medium in the two-hop neighborhood. This proposal was characterized by modeling and simulation using the OPNET network simulator. We then implemented the proposed mechanisms on hardware devices and deployed a sensors network in real situation to verify the accuracy of the model and evaluate the proposal according to different test configurations