Le Monitoring Continu de Site Pollué (MCSP), développé au cours de ce travail, a pour but la mise au point d'un outil de gestion en temps réel et à distance de l'évolution d'une pollution HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) dans un aquifère superficiel issu de l'activité charbonnière. Pour l'expérimentation en vraie grandeur, une ancienne friche de cokerie a été instrumentée (capteurs, analyseurs, central d'acquisition, automate, etc..) en juin 2000. Son suivi est assuré par un pilotage à distance via une connexion télécom.Le Monitoring Continu de Site Pollué est une nécessité pour le contrôle de l'évolution des pollutions et donc des risques induits sur l'homme et l'environnement. En raison des faibles vitesses de propagation d'une contamination aux HAP, on se satisfaisait généralement d'investigations ponctuelles en fait incomplètes et non représentatives de la réalité et masquant certains aspects particulièrement intéressants comme l'activité de biodégradation. Le suivi continu en temps réel de l'évolution naturelle d'une pollution HAP dans l'aquifère superficiel ou les sols avec une confrontation avec l'évolution des paramètres généraux (météo, pluies, etc..) n'a jamais été conduit.Ce MCSP expérimental permet de mettre en évidence des corrélations entre l'évolution de la pollution et les conditions météorologiques. Pour l'activité de biodégradation naturelle déduite des mesures de biogaz en zone non saturée, une forte activité a été observée les saisons chaudes (consommation d'oxygène et dégagement de dioxyde de carbone) et une nette diminution en hiver. Pour l'analyse quotidienne des HAP dans les eaux de l'aquifère, un fluorimètre UV de terrain est utilisé. Calibré avec du naphtalène (HAP le plus soluble), la fluorescence des eaux est donnée en æg/L équivalent naphtalène, mais nécessite un postraitement afin de corriger la dérive de l'analyseur entre deux calibrations. Par la suite, les données mesurées et traitées sont restituées et exploitées au moyen d'un outil intégré, constitué d'un SIG (Système d'Information Géographique), interconnecté à une base de données et à un modèle de transport de polluant. Les résultats sont présentés sur un synoptique convivial et ergonomique servant de support d'aide à la décision. Les gestionnaires de sites pollués peuvent ainsi visualiser toutes les informations enregistrées sur l'évolution de la pollution et donc facilement identifier les indicateurs pertinents à confronter aux paramètres généraux (météo, etc..) ou aux différents scénarii de simulation de transport de polluants.

L'imagerie par résonance magnétique de diffusion est une technique non-invasive permettant de mesurer la diffusion des molécules d'eau selon plusieurs directions. Le résultat d'une telle acquisition contient de l'information implicite sur les structures microbiologiques qui composent le cerveau humain. La tractographie consiste à déterminer et visualiser, en trois dimensions, l'ensemble des connections neuronales de la matière blanche du cerveau en suivant la diffusion préférentielle de l'eau présente en chaque voxel. Les fibres de la matière blanche sont responsables de connecter les différentes aires fonctionnelles du cerveau entre-elles. En présence d'une tumeur, elles peuvent se réorganiser de multiples façons et refaire des connections pour assurer le suivi des fonctions importantes. L'imagerie du câblage cérébral est utilisée lors d'interventions neurochirurgicales afin d'aider le neurochirurgien à planifier son angle d'attaque pour réséquer le maximum de la tumeur sans léser la fonction du patient. La tractographie prend donc tout son sens pour le neurochirurgien avant et pendant l'opération. Dans ce mémoire, il sera question de tractographie en temps réel. La plupart des algorithmes de tractographie utilisent des paramètres fixes et prédéfinis pour l'ensemble du cerveau. Nous croyons que ces paramètres devraient être accessibles et modifiables afin de voir l'impact que ceux-ci ont sur la reconstruction des connections cérébrales. Nous proposons une méthode de visualisation de fibres en temps réel, permettant de calculer et d'afficher instantanément le résultat d'un nouvel algorithme de tractographie qui sera confronté aux méthodes existantes. Le nouveau module permet d'effectuer la tractographie des fibres de la matière blanche de manière interactive en offrant la possibilité d'ajuster les paramètres impliqués dans le processus de tractographie. Il a notamment été introduit plus d'une vingtaine de fois lors d'interventions neurochirurgicales au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke, grâce à la supervision du Dr. David Fortin. La tractographie en temps réel a changé la manière dont les données sont préparées en vue d'une intervention en bloc opératoire. Dans un contexte où le temps entre le traitement des données et l'intervention chirurgicale est une contrainte majeure, l'élimination de l'étape de tractographie du processus de prétraitement est un avantage non-négligeable.

Ce travail de recherche étudie les apports de l’application de la technologie RFID dans le transport et évalue l’impact de cette intégration sur la performance de la Supply Chain globale. Nous mettons une attention particulière sur l’intérêt de fournir une traçabilité continue dans un environnement complexe où des décisions réactives doivent être prises suite à l’apparition d’évènements incertains. Nous étudions la pertinence de l’implémentation de la technologie RFID dans les processus de préparation de commandes, de chargement, de routage et de déchargement, principalement sur la réaction de la Supply Chain face aux aléas susceptibles d’intervenir lors du transfert des produits vers les clients. Afin de répondre à cette problématique, nous adoptons l’approche par simulation pour effectuer une comparaison quantitative entre un système réel adoptant la technologie du code à barre et son évolution en un système doté d’une technologie RFID. Nous simulons trois scénarii : code à barre, RFID sur palette et RFID sur colis. Nous proposons des outils de modélisation qui permettent de décrire les différents processus de la Supply Chain et de prendre en compte la spécificité dynamique liée à l’incertitude de l’environnement. Nous modélisons ensuite les processus de la Supply Chain en utilisant le modèle SCOR et le diagramme d’activité d’UML. Puis, nous décrivons les différents changements impactant la structure suite à l’introduction de la technologie RFID. Les modèles proposés constituent les bases de l’étape de l’évaluation de la performance. Nous intégrons ces modèles dans le logiciel de simulation ARENA puis nous simulons et comparons les trois scénarii retenus (Code à barre, RFID sur palette et RFID sur colis). Dans un premier temps, nous appliquons à chacun, un modèle de simulation sans aléas où nous supposons que l’acheminement des produits vers les clients se déroule correctement sans aucune erreur observée. Dans un second temps, nous introduisons aléatoirement des évènements pouvant surgir lors du transfert des produits vers les clients afin d’évaluer le comportement de la Supply Chain et de mesurer les performances réalisées avec et sans utilisation de la technologie RFID. Nous évaluons l’impact de l’utilisation de la technologie sur la performance en mesurant certains indicateurs issus du modèle SCOR et directement impactés par l’utilisation de la technologie RFID : réactivité, flexibilité et taux d’utilisation des ressources. / This research studies the contributions of the application of RFID technology in transport and to evaluate the impact of this integration on the performance of the Global Supply Chain. We put a special focus on the importance of providing continuous traceability in a complex environment where reactive decisions must be made following the occurrence of uncertain events. We analyse the suitability of implementing RFID technology in picking, loading, routing and unloading processes, while highlighting how the Supply Chain reacts to the different hazards that products can face during their transfer to customers. To measure the impact of the integration of RFID on the performance of the Supply Chain, we adopt a simulation-based approach to enable a quantitative comparison between a real system adopting barcode technology and the changes that occur when this evolves into a system equipped with RFID technology. We simulate three scenarios: barcodes, RFID on pallets, RFID on boxes. We choose the modeling tools that describe the various processes of the supply chain and take into account the time dimension and the dynamic aspect. We model the process of Supply Chain using the SCOR model and the UML activity diagram. We describe later various changes affecting the structure due to the introduction of RFID technology. The proposed models are the basis for the evaluation of performance. We integrate these models in simulation software ARENA and simulate the three scenarios presented above: (Barcode, RFID on pallet and RFID on boxes. We compare the three scenarios by presenting two models. In the first, we assumed that the product’s customer shipments were done correctly without any error observed. The usefulness of this stage was that it tested the robustness of the model being simulated. Our second model randomly introduced events that might occur when products were transferred to customers. The aim here was to assess how the transport chain behaved in this kind of situation, and to measure performance achieved with and without system automation. We evaluate the impact of using technology on performance by measuring some indicators from the SCOR model and directly impacted by the use of technology RFID: responsiveness, flexibility and utilisation of resources.

Le travail de thèse porte sur l'utilisation des réseaux d’eau potable intelligents pour la détection des fuites. Il s’inscrit dans le cadre du projet SunRise qui vise à transformer la Cité Scientifique de l’Université de Lille en une ville intelligente et durable. Le campus représente une petite ville de 25000 habitants. Ce travail fait également partie du projet européen SmartWater4Europe, qui vise à développer 4 démonstrateurs des réseaux d’eau intelligents. Le travail comporte 5 parties. La première partie comprend une étude bibliographique sur les technologies pour la détection des fuites. La deuxième partie présente le démonstrateur SunRise Smart City, qui sert de support pour cette thèse. Cette partie détaille les instrumentations installées dans le site et les tests de simulation des fuites pour analyser l’efficacité d’un système acoustique de détection des fuites. La troisième partie comporte une analyse de consommation d’eau à différentes échelles pour les sous-compteurs et les compteurs généraux. Cette analyse est menée à l’aide d’une plateforme développée pour faciliter l’agrégation et l’interprétation des données. Cette partie présente aussi les fuites majeures en 2015. La quatrième partie concerne la détection des fuites en se basant sur le bilan d’eau. Elle présente aussi la stratégie du Contrôle Actif des Fuites (CAF) appliquée sur le site afin de réduire le niveau de l’Eau Non-Vendue (ENV). La dernière partie comporte l’application des méthodes avancées pour la détection des fuites. Ces méthodes comprennent l’approche CFPD ‘Comparison of Flow Pattern Distribution’, la méthode du Débit Nocturne Minimal (DNM) et deux approches statistiques développées. / This work concerns the use of the Smart Water Technology for the detection of water leakage. It is a part of SunRise project which aims at turning the Scientific Campus of the University of Lille into a large scale demonstrator site of the "Smart and Sustainable City". The campus is representative to a small town of 25000 inhabitants. This work is also a part of the European Project SmartWater4 Europe, which aims to develop 4 demonstrators of the Smart Water Technology. This thesis includes five parts. The first part includes a literature review concerning the technologies used in leakage detection. The second part presents the SunRise Smart City demonstrator, which is used as a basis for this thesis. This section details the instrumentation installed in the demo site as well as leak simulations tests to analyze the efficiency of an acoustic system of leakage detection. The third part focuses on the analysis of the water consumption at different time scales. Analysis concerns both sub-meters and bulk meters. It is conducted using a platform for the aggregation and the interpretation of the data. This part presents also major leakage events in 2015. The fourth part concerns leak detection using the water balance calculation based on the top down and bottom up approaches. It also presents the Active Leakage Control (ALC) strategy applied to the demo site in order to reduce the level of Non-Revenue Water (NRW). The last part concerns the use of advanced methods for leak detection with application on the campus data. These methods include the Comparison of Flow Pattern Distribution Method (CFPD), the Minimum Night Flow (MNF) method and two developed statistical approaches.

Les véhicules électriques et hybrides font partie des éléments clés pour résoudre les problèmes de réchauffement de la planète et d'épuisement des ressources en combustibles fossiles dans le domaine du transport. En raison des limites des différents systèmes de stockage et de conversion d’énergie en termes de puissance et d'énergie, les hybridations sont intéressantes pour les véhicules électriques (VE). Dans cette thèse, deux hybridations typiques sont étudiées • un sous-système de stockage d'énergie hybride combinant des batteries et des supercondensateurs (SC) ; • et un sous-système de traction hybride parallèle combinant moteur à combustion interne et entraînement électrique. Ces sources d'énergie et ces conversions combinées doivent être gérées dans le cadre de stratégies de gestion de l'énergie (SGE). Parmi celles-ci, les méthodes basées sur l'optimisation présentent un intérêt en raison de leur approche systématique et de leurs performances élevées. Néanmoins, ces méthodes sont souvent compliquées et demandent beaucoup de temps de calcul, ce qui peut être difficile à réaliser dans des applications réelles.L'objectif de cette thèse est de développer des SGE simples mais efficaces basées sur l'optimisation en temps réel pour un VE et un camion à traction hybride parallèle alimentés par des batteries et des SC (système de stockage hybride). Les complexités du système étudié sont réduites en utilisant la représentation macroscopique énergétique (REM). La REM permet de réaliser des modèles réduits pour la gestion de l'énergie au niveau de la supervision. La théorie du contrôle optimal est ensuite appliquée à ces modèles réduits pour réaliser des SGE en temps réel. Ces stratégies sont basées sur des réductions de modèle appropriées, mais elles sont systématiques et performantes. Les performances des SGE proposées sont vérifiées en simulation par comparaison avec l’optimum théorique (programmation dynamique). De plus, les capacités en temps réel des SGE développées sont validées via des expériences en « hardware-in-the-loop » à puissances réduites. Les résultats confirment les avantages des stratégies proposées développées par l'approche unifiée de la thèse. / Electric and hybrid vehicles are among the keys to solve the problems of global warming and exhausted fossil fuel resources in transportation sector. Due to the limits of energy sources and energy converters in terms of power and energy, hybridizations are of interest for future electrified vehicles. Two typical hybridizations are studied in this thesis: • hybrid energy storage subsystem combining batteries and supercapacitors (SCs); and• hybrid traction subsystem combining internal combustion engine and electric drive. Such combined energy sources and converters must be handled by energy management strategies (EMSs). In which, optimization-based methods are of interest due to their high performance. Nonetheless, these methods are often complicated and computation consuming which can be difficult to be realized in real-world applications.The objective of this thesis is to develop simple but effective real-time optimization-based EMSs for an electric car and a parallel hybrid truck supplied by batteries and SCs. The complexities of the studied system are tackled by using Energetic Macroscopic Representation (EMR) which helps to conduct reduced models for energy management at the supervisory level. Optimal control theory is then applied to these reduced models to accomplish real-time EMSs. These strategies are simple due to the suitable model reductions but systematic and high-performance due to the optimization-based methods. The performances of the proposed strategies are verified via simulations by comparing with off-line optimal benchmark deduced by dynamic programming. Moreover, real-time capabilities of these novel EMSs are validated via experiments by using reduced-scale power hardware-in-the-loop simulation. The results confirm the advantages of the proposed strategies developed by the unified approach in the thesis.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le positionnement relatif temporel (PRT) est une méthode de traitement des observations GPS encore peu exploitée. Le PRT fonctionne sous le même principe que le positionnement relatif GPS conventionnel excepté que la différence d’observations s’effectue entre deux époques consécutives recueillies par un même récepteur. Les erreurs qui varient rapidement avec le temps doivent donc être tenues en compte adéquatement, en particulier les erreurs d’orbites et d’horloges des satellites ainsi que l’erreur liée à la perturbation des signaux dans l’ionosphère. La présente étude est une continuation des recherches de la méthode PRT de Michaud [2000] et de Balard [2003] effectuées au Centre de recherche en géomatique (CRG). Son but est d’améliorer la technique PRT et de la rendre accessible en temps réel, ce qui n’avait pas été effectué dans les recherches antérieures. Le défi est donc d’utiliser des corrections suffisamment précises et accessibles en temps réel. La solution expérimentée est l’insertion dans le traitement PRT de certaines des corrections GPS•C, distribuées par le service CDGPS (Canada-Wide Differential GPS Service). La contribution bénéfique de ces corrections sur la précision d’un positionnement PRT est alors démontrée. Dans cette recherche, la précision visée avec la méthode PRT en temps réel est de 30 centimètres (ou mieux) horizontalement pour des intervalles de temps les plus longs possibles. Les résultats obtenus démontrent que pour une période s’étendant jusqu’à 20 minutes cette précision est réalisable en mode PRT en appliquant des corrections GPS•C. / Time Relative Positioning (TRP) is a GPS observation processing method that has not yet been used to its full potential. This processing method operates under the same principle as conventional relative GPS positioning method but rather than combining simultaneous observations taken from two receivers, it uses observations from a single receiver taken at two different epochs. However, the important time varying errors, notably the satellite clock and ephemerides errors, as well as the ionospheric delays, must be taken into account in an appropriate way. This research is a continuation of two previous TRP research works carried out by the Centre for Research in Geomatics (CRG) by Michaud [2000] and Balard [2003]. The purpose of this present research is to improve the TRP method along with the development of the real-time capability, which has not been previously addressed. The challenge is to use accurate corrections available in real-time. The experimental solution is to incorporate (some of the) GPS•C corrections in the TRP processing method. These corrections are broadcasted by the CDGPS service (Canada-Wide Differential GPS Service). The positive impact of these corrections on the accuracy of TRP solutions has been demonstrated. The research objective is to attain, in real-time, a horizontal position accuracy of 30 centimetres or better for the longest possible time intervals. The test results show that for a period of up to 20 minutes, this accuracy is achievable by using GPS•C corrections with the TRP processing method.

Avec l'émergence des systèmes multicœurs, le concept de mémoire transactionnelle (TM) a été renouvelé à la fois dans le domaine de la recherche et dans le monde industriel. En effet, en supportant les propriétés ACI (Atomicité, Consistance et Isolation) des transactions, le concept de TM facilite la programmation parallèle et évite les problèmes liés aux verrous tels que les interblocages et l'inversion de priorité. De plus, contrairement aux méthodes basées sur les verrous, une TM permet à plusieurs transactions d'accéder en parallèle aux ressources, et augmente ainsi la bande passante du système. Enfin, une TM intègre un ordonnanceur de transactions qui, soit ré-exécute (retry) la transaction en cas de détection de conflits, soit valide (commit) la transaction en cas de succès. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'adaptation des TMs à des systèmes temps réel soft au sein desquels les processus doivent s'exécuter le plus souvent possible dans le respect de contraintes temporelles. Jusqu'à maintenant, l'ordonnancement de transactions temps réel au sein d'une TM n'a pas été étudié. Dans un premier temps, nous proposons une étude expérimentale comparative nous permettant de statuer sur l'adéquation des TMs aux systèmes temps réel multicœurs. Il s'agit en particulier d'évaluer si la variabilité du temps d'exécution des transactions est prohibitif à une utilisation dans un contexte temps réel lors de l'accès aux ressources partagées. Dans un second temps, nous introduisons un modèle transactionnel temps réel pour les TMs et nous décrivons la conception et l'implémentation d'une mémoire transactionnelle logicielle temps réel nommée RT-STM. Celle-ci intègre de nouveaux protocoles de synchronisation qui permettent de prioriser les accès aux ressources partagées en fonction de l'urgence des processus. Enfin, nous montrons comment adapter notre RT-STM à un environnement temps réel firm en proposant quelques pistes d'adaptation permettant de garantir aux processus un certain niveau de qualité de service (QoS) vis-à-vis des accès aux ressources partagées.

Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre du développement logiciel des systèmes temps réel embarqués. Nous définissons dans ce travail une méthodologie nommée DRIM. Cette méthodologie permet de guider le déploiement des applications temps réel sur différents RTOS en suivant la ligne de l’IDM et en assurant le respect des contraintes de temps après le déploiement. L’automatisation de la méthodologie DRIM montre sa capacité à détecter les descriptions non-implémentables de l’application, réalisées au niveau conception, pour un RTOS donné, ce qui présente l’avantage de réduire le temps de mise sur le marché d’une part et de guider l’utilisateur pour un choix approprié de l’RTOS cible d’autre part. / The main purpose of this Phd is to contribute to the software development of real-time embedded systems. We define in this work a methodology named DRIM: Design Refinement toward Implementation Methodology. This methodology aims to guide the deployment of a real-time application on to different RTOS while respecting MDE principals and ensuing that the timing properties are still met after deployment. The automation of DRIM shows its ability to detect non-implementable design models describing the real-time application, on aparticular RTOS, which permits to reduce the time-to-market on the one hand and guide the user to the selection of the appropriate RTOS from the other hand.