Thèse de doctorat : Génie des systèmes industriels : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

La rupture de digues est un problème réel auquel sont confrontés les gestionnaires. Des cas de rupture sont régulièrement observés, en particulier dans les pays en voie de développement. Or, en dehors de simples inspections visuelles, les moyens de reconnaissance des ouvrages hydrauliques sont souvent lourds et coûteux à mettre en œuvre. Nous proposons par ce travail, une organisation de méthodes et de techniques originales et économiques pour aider le gestionnaire à mieux connaître ses ouvrages. Le mémoire est ainsi composé de trois parties couvrant la problématique générale et deux points forts de la méthode de diagnostic proposée : - la méthode de diagnostic : une approche de type AMDE est mise en œuvre, permettant l'analyse des scénarii de dégradation critiques pour un ouvrage-type. La nature des dégradations, leur criticité ainsi que l'échelle d'observation conditionnent les techniques retenues et l'organisation de la méthode, - l'estimation de la stabilité mécanique : il s'agit de mettre en œuvre des techniques pénétrométrique légères et économiques, afin d'estimer la stabilité mécanique d'un tronçon. Ces techniques sont complétées par des mesures de perméabilité in situ ; pour cela un perméamètre de faibles dimensions, adapté aux forages de 4 cm² est étudié et développé, - l'estimation in situ du potentiel de liquéfaction ainsi que de la résistance post-sismique : nous construisons une méthode dérivée de celle proposée par Robertson, à partir de la mesure de résistance de pointe et de la caractérisation du matériau in situ pour estimer le potentiel de liquéfaction d'un sol. Par ailleurs, nous nous intéressons à la résistance post-sismique des matériaux liquéfiables. Une série d'essais effectués sur un limon constitutif d'un ouvrage permettent l'établissement de deux critères de résistance post-sismique pour ce matériau. Quel que soit le critère retenu, l'ouvrage est susceptible de s'effondrer en cas de séisme de projet.

Lors d'une crue, la défaillance d'une digue fluviale est susceptible d'avoir des conséquences en vies humaines et économiques lourdes. Dans ce contexte, la réglementation sur la sécurité des ouvrages hydrauliques a récemment été renforcée (décret du 11 décembre 2007). Elle impose dorénavant aux gestionnaires la réalisation de diagnostics périodiques et encourage l'évaluation probabiliste de la sécurité des digues. De part leur caractère à grand linéaire, la complexité de leurs mécanismes de rupture et la grande variété de données nécessaires à leur diagnostic, les digues induisent des problématiques de diagnostic particulières, nécessitant l'intervention d'un ingénieur expert. Celui-ci doit procéder à l'analyse spatiale de l'information, l'interprétation des données disponibles et la prise en compte de leurs incertitudes. Il procède ensuite, par expertise, à l'évaluation qualitative de la performance des ouvrages. L'objectif de la thèse est l'élaboration d'un modèle d'aide à la décision probabiliste pour l'évaluation de la performance des digues. Ce modèle a vocation à être utilisé par un ingénieur spécialisé, en situation de diagnostic rapide ou approfondi et en valorisant toutes les données disponibles. Le modèle apporte une aide à l'ingénieur pour : identifier les tronçons homogènes d'un linéaire de digue, évaluer la performance des ouvrages pour les différents mécanismes de ruptures et préciser les niveaux d'incertitudes des résultats produits en fonction de l'imperfection des données disponibles. Notre démarche de recherche comporte trois étapes :- le développement d'un modèle fonctionnel des mécanismes de rupture des digues, bâti à partir de méthodes issues de la Sûreté de Fonctionnement et du Raisonnement Qualitatif ;- le développement d'un modèle d'aide à la décision déterministe comprenant des indicateurs de performance pour chaque mécanisme de rupture des digues, suivant une méthode de construction de critères uniques de synthèse ;- le développement d'un modèle d'évaluation probabiliste de la performance incluant une méthode de prise en compte des incertitudes des informations d'entrée et des résultats du modèle dans le cadre des probabilités subjectives. Les résultats de nos recherches sont illustrés par des applications du modèle à des études de cas, sur des digues fluviales et torrentielles / Levee risk control is crucial, as flood defense failures may seriously affect human life or economics issues. The regulation in France relating to the safety of the hydraulic structures is recently evolved (decree of December 11, 2007) and henceforth envisages for levees the realization of regular diagnoses and studies of dangers and encourages a probabilistic evaluation of levees safety. A levee safety evaluation currently consists in appraising the work, including taking into account data stemming from various prior investigations: historical records, visual inspections, hydraulic modeling, geophysical explorations, geotechnical explorations, etc. Such investigations may be performed to a more or less comprehensive extent, according to the resources available. Levee diagnostic studies will first split the alignments into several homogenous construction and loading sections, then complete an expert quality assessment of their performance levels. The goal of our research is to develop a probabilistic model for performance assessment of river levees, for a quick or comprehensive diagnosis. The model give support for engineer and make possible to determine how much an evaluation may be trusted and will help decide which levee sections should be primarily subjected to action or investigations. This will also facilitate the decision making process regarding technical actions to be taken to improve a levee section performance. Our approach contains three main steps:- analyzing and modeling levees failure mechanisms with a functional model build up from risk analysis methods ;- construction of deterministic decision aid model including levees performance indicator, using unicriterion decision support methods ;- construction of a probabilistic-based model for evaluating levees performance. Such model taking into account the input data uncertainty by using subjective probabilities. Our research results are illustrated by model application on cases studies

Over the last decade our understanding of mercury cycling has dramatically changed. Evidence of rapid atmospheric oxidation has been observed in the Arctic, Antarctic, the MBL, coastal environments, saline lakes, and the upper troposphere/lower stratosphere. These results show that, Hg0, can undergo rapid gas-phase oxidation under standard atmospheric conditions. However, the mechanism and importance of this transformation is still unclear. The goal of this work was two-fold: to investigate of the kinetics of potential pathway for the gas phase oxidation of atmospheric mercury and to develop new laser based techniques, which can be employed for both laboratory and field studies of Hg(0) and the products of mercury oxidation. First and foremost, this work determined kinetic rate coefficients for the potentially important mercury reactions. Rate coefficients were determined using a Pulse Laser Photolysis - Laser Induced Fluorescence (PLP-LIF) technique monitoring one or more of the following species, Hg(0), Cl, Br, HgCl, and HgBr. The concentrations of these species were measured by LIF as the reaction occurred and a concentration vs. time profile was generated. From these profiles a rate coefficient for the reaction can be obtained. In the course of this work kinetic rate coefficients for the following mercury reactions were measured. Hg(0) + Cl + M --> HgCl + M Hg(0) + Br + M --> HgBr + M HgBr + M --> Hg(0) + Br + M HgBr + Br --> products HgCl + O2 --> products This work is the first direct measurement of a kinetic rate coefficient for these reactions, and the first work which employed one photon LIF to monitor the HgCl and HgBr products. The second aspect of this work was the development of new laser based techniques to detect atmospheric mercury and its oxidation products for both laboratory and field application. In this work a LIF technique was develop to detect HgCl and HgBr. In addition, a two photon LIF technique initially developed by Bauer et al., 2002 was verified and expanded. The two photon LIF technique was used to directly monitor Hg(0) atoms in-situ, to monitor Hg(0) evolving form a gold tube, and to monitor the Hg(0) evolving from the thermal decomposition of reactive gaseous mercury collected on a KCl coated or uncoated denuder. This work represents a significant advance in the development of a viable method the detect mercury and the mercury oxidation products in the laboratory and in the field and is the first study to observe clear differences in the characteristic desorption profiles of HgO and HgX2. This work has broad implications, it enhanced our current knowledge concerning the biogeochemical cycling of mercury, broadened our understanding of the mercury chemistry in high halogen environment, and provided new techniques which can be applied in future field and laboratory studies.

Les systèmes RFID - pour RadioFrequency Identification - sont capables d'identifier des objets ou des personnes sans contact ni vision direct. Ainsi, leur utilisation grandit de manière exponentielle dans différents secteurs : nucléaire, aviation, ferroviaire, médical, traçabilité, contrôle d'accès... Mais ce sont surtout des systèmes fortement hétérogènes, composés de matériel analogique ou digital, et de systèmes informatique : le tag, attaché à l'objet à identifier, contenant l'identifiant de ce dernier ; le lecteur, appareil capable de venir lire les informations contenus dans les tags ; et le système informatique gérant l'ensemble des données générées par le système. Ces systèmes sont de plus en plus utilisés dans des domaines critiques ou dans des environnements difficiles, alors qu'ils sont basés uniquement sur des équipements bas coût et peu performant - les tags - ne permettant alors pas de garantir des communications robustes. Tous ces points font que le test en ligne des systèmes RFID est une tâche complexe.Cette thèse s'intéresse donc à la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID : comment être certains que le système fonctionne comme il faut au moment où on en à besoin ? En premier, les défaillances et leurs causes ont été étudiées à l'aide d'une méthode classique : AMDE - Analyse des modes de défaillances et de leurs effets. Cette étude a permis d'identifier les points faibles des systèmes RFID. Après cela et grâce à cette analyse, il nous a été possible de définir et d'implémenter un simulateur de systèmes RFID appelé SERFID, pour Simulation et Evaluation des systèmes RFID. Ce simulateur est capable de simuler différents systèmes RFID multi-équipements (HF ou UHF, normes actuellement implémentées : ISO15693 et EPC Classe 1 Génération 2), du tag au lecteur, en passant par le canal de communication permettant aux tags et aux lecteurs de communiquer. SERFID permet aussi de connecter les lecteurs simulés à des middlewares existants ou nouveau afin des les évaluer. Pour permettre l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID, SERFID permet l'injection de fautes dynamiquement au sein des tags, lecteurs ou du canal de communication permettant de simuler différentes défaillances pouvant apparaître : diminution de la qualité de la communication ou de l'alimentation du tag, erreurs au sein de la mémoire du tag, bruit... SERFID a été notamment utilisé pour simuler et observer le comportement de systèmes RFID HF et UHF face à du bruit et des perturbations dans le canal de communication entre le tag et le lecteur. Finalement, cette thèse propose une nouvelle méthode pour détecter les tags fautifs ou vieillissants dans les applications de logistiques. Cette méthode, non intrusive et en ligne, est basée sur l'observation des performances du système au cours de son fonctionnement : le logiciel de gestion analyse les résultats des différentes identifications. A partir du taux d'erreur de lecture par tag, et en le comparant aux taux de lecture par tag précédemment observés, cette méthode est capable de déterminer quel groupe de tags est fautif ou non. Cette méthode a été évaluée par expérimentation et par simulation grâce à SERFID. Cette évaluation a permis de mettre en évidence les points forts et les faiblesses de la méthode.

Les systèmes RFID – pour RadioFrequency Identification – sont capables d’identifier des objets ou des personnes sans contact ni vision direct. Ainsi, leur utilisation grandit de manière exponentielle dans différents secteurs : nucléaire, aviation, ferroviaire, médical, traçabilité, contrôle d’accès… Mais ce sont surtout des systèmes fortement hétérogènes, composés de matériel analogique ou digital, et de systèmes informatique : le tag, attaché à l’objet à identifier, contenant l’identifiant de ce dernier ; le lecteur, appareil capable de venir lire les informations contenus dans les tags ; et le système informatique gérant l’ensemble des données générées par le système. Ces systèmes sont de plus en plus utilisés dans des domaines critiques ou dans des environnements difficiles, alors qu’ils sont basés uniquement sur des équipements bas coût et peu performant – les tags – ne permettant alors pas de garantir des communications robustes. Tous ces points font que le test en ligne des systèmes RFID est une tâche complexe.Cette thèse s’intéresse donc à la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID : comment être certains que le système fonctionne comme il faut au moment où on en à besoin ? En premier, les défaillances et leurs causes ont été étudiées à l’aide d’une méthode classique : AMDE – Analyse des modes de défaillances et de leurs effets. Cette étude a permis d’identifier les points faibles des systèmes RFID. Après cela et grâce à cette analyse, il nous a été possible de définir et d’implémenter un simulateur de systèmes RFID appelé SERFID, pour Simulation et Evaluation des systèmes RFID. Ce simulateur est capable de simuler différents systèmes RFID multi-équipements (HF ou UHF, normes actuellement implémentées : ISO15693 et EPC Classe 1 Génération 2), du tag au lecteur, en passant par le canal de communication permettant aux tags et aux lecteurs de communiquer. SERFID permet aussi de connecter les lecteurs simulés à des middlewares existants ou nouveau afin des les évaluer. Pour permettre l’évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID, SERFID permet l’injection de fautes dynamiquement au sein des tags, lecteurs ou du canal de communication permettant de simuler différentes défaillances pouvant apparaître : diminution de la qualité de la communication ou de l’alimentation du tag, erreurs au sein de la mémoire du tag, bruit… SERFID a été notamment utilisé pour simuler et observer le comportement de systèmes RFID HF et UHF face à du bruit et des perturbations dans le canal de communication entre le tag et le lecteur. Finalement, cette thèse propose une nouvelle méthode pour détecter les tags fautifs ou vieillissants dans les applications de logistiques. Cette méthode, non intrusive et en ligne, est basée sur l’observation des performances du système au cours de son fonctionnement : le logiciel de gestion analyse les résultats des différentes identifications. A partir du taux d’erreur de lecture par tag, et en le comparant aux taux de lecture par tag précédemment observés, cette méthode est capable de déterminer quel groupe de tags est fautif ou non. Cette méthode a été évaluée par expérimentation et par simulation grâce à SERFID. Cette évaluation a permis de mettre en évidence les points forts et les faiblesses de la méthode. / RFID systems – for RadioFrequency Identification – are able to identify object or person without any contact or direct vision. For this reason, their use grows exponentially in many different fields: nuclear, avionics, railways, medical, warehouse inventories, access control… However they are complex heterogeneous systems, consisting of analog and digital hardware components and software components: the tag, closed on the object to identified, which contains its identifier; the reader which able to read identifiers on tags; and finally the IT infrastructure to manage data. RFID technologies are often used into critical domains or within harsh environments. But as RFID systems are only based on low cost and low-performance equipments, they do not always ensure robust communications. All these points make the on-line testing of RFID systems a very complex task.This thesis focuses on dependability of RFID systems: how to be sure that this system works correctly when we need to use it? Firstly, failures and their causes have been studied using a common method called FMEA – Failure Modes and Effects Analysis – This study allows to identify weakness aspects of RFID systems. After that and thanks to this analysis, a new simulator was designed and implemented. This simulator, called SERFID for Simulation and Evaluation of RFID systems, is able to simulate various RFID systems with many devices (HF or UHF, actually implemented standards: ISO15693 or EPC Class 1 Generation 2), from tag to reader, together with the RF channel between them and the physic aspect which permit to tags and readers to communicate. SERFID also permits to connect an existing or new middleware to simulated reader to evaluate new software approach. To analyze dependability of RFID systems, SERFID allows us to inject fault in tag, channel or readers dynamically, to simulate different failures which can be appear: decrease of quality of communication or tag supply, memory errors in tag, noises… SERFID was in particular use to simulate HF and UHF RFID systems to observe their reaction according noises and disturbances in communication between tag and reader. Finally, a new method to detect faulty or aging tags or readers in traceability application was proposed. This non-intrusive on-line method is based on performance observation of the system during operation: the managing software analyzes results of an identification round. According read error rate per tag of an inventory, and comparing it with previous obtained read error rates per tag, this method is able to determine which group of tags is faulty or not. This method has been analyzed with to method: by experimentations and by simulation using SERFID. This analyze brings out weakness and strength of this method.

La France et plus généralement le monde subissent de fréquents épisodes de crues dévastatrices. Les inondations provoquent d'importants dégâts et les coûts induits sont considérables. Les digues de protection contre les inondations, souvent sousdimensionnées et mal entretenues, ont montré leurs faiblesses à plusieurs reprises et leurs uptures augmentent la violence des inondations. A l'échelle nationale, le linéaire conséquent de digues (environ 7 500 km) et le manque de données sur l'ensemble de ce parc d'ouvrages compliquent leur gestion. A l'échelle du gestionnaire local se pose la question de l'optimisation des opérations de maintenance. En effet, un gestionnaire de digues ne dispose généralement pas d'un budget suffisant pour réaliser l'ensemble des opérations de maintenance sur la totalité du parc d'ouvrages. Ce long linéaire pose donc une question majeure : par où commencer les actions de maintenance pour à la fois assurer le bon fonctionnement des digues et optimiser les choix budgétaires ? Dans ce contexte, les gestionnaires de digues ont besoin de méthodes et d'outils d'aide à la décision. Un premier Système d'Information Géographique (SIG), le SIRS Digues, est opérationnel. Il contient les informations détaillées sur les ouvrages : géoréférencement des digues à l'échelle 1/10 000ème et informations relatives aux digues (constitution, désordres, réseaux, voiries...). Toutefois en l'état, cet outil ne permet pas d'évaluer l'état des digues. Notre recherche vise à développer des méthodes d'évaluation de la performance des digues. A partir des informations disponibles (inspections visuelles détaillées, essais réalisés, données historiques, etc.), nous proposons des indicateurs capables d'évaluer leur état et leur performance. Notre démarche comporte trois étapes : * l'élaboration d'un modèle fonctionnel des mécanismes de rupture, bâti à partir de l'Analyse Fonctionnelle (AF) et l'Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets (AMDE), et utilisant une représentation sous forme de graphes causaux et d'arbres de défaillances ; * la construction d'indicateurs de performance pour chaque mécanisme de rupture, sur la base de critères et d'une méthode d'aide à la décision multicritère : l'agrégation à base de règles ; * l'intégration du modèle multicritère d'évaluation de la performance des digues dans le SIRS Digues. Cette opération permet de cartographier et de visualiser la performance d'un parc d'ouvrages. Après une application sur une digue existante de ces méthodes, nous proposons divers développements et perspectives à cette recherche, dont la principale est, à moyen terme, le développement d'un outil opérationnel pour l'aide à la décision dans les actions de maintenance des digues de protection contre les inondations.