Les secouristes, par la nature et le cadre de leurs missions, interviennent en environnement à risque et mettent parfois leur santé en danger. Afin de minimiser ce risque, de nouveaux Equipements de Protection Individuelle (veste, tee-shirt et bottes) ont été conçus par un consortium européen de 23 partenaires réunis autour du programme de recherche ProeTEX. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre de ce projet et ont pour objectif de développer un système de monitoring ambulatoire des paramètres thermiques du pompier qui sera intégré aux vêtements intelligents destinés aux secouristes. L’intérêt de cette intégration est le prépositionnement des capteurs afin de réduire le temps de préparation du secouriste. La surveillance s’opère à deux niveaux : l’interface Homme-environnement et le corps. Afin d’évaluer le risque thermique encouru, les paramètres faisant l’objet d’un suivi sont : la température interne, mesurée depuis le tee-shirt, et la température externe et le flux thermique, mesurés dans la veste. Ces paramètres permettent d’apprécier la contrainte thermique imposée par l’environnement et l’état de santé du pompier. Deux méthodes de mesure des paramètres thermiques dans la veste ont été développées. Le projet a abouti au développement de prototypes fonctionnels dont les performances ont été attestées en centre de validation. Des tests ont été conduits en laboratoire et en conditions extrêmes sur le terrain à la Brigade de Sapeurs-Pompier de Paris et au « International Firefighting, Survival and Rescue at Sea Training Center » de Pavie, Italie, pour démontrer la fonctionnalité des EPI en conditions réelles. / Rescuers, within the framework of their missions, operate in hazardous condition and sometimes put their health at risk. To minimize this risk, new personal protective equipment (jacket, t-shirt and boots) were designed by a 23 European partners’ consortium within the research program ProeTEX. This thesis is part of this project and aims to develop an ambulatory monitoring system for firefighters’ thermal parameters; It will be integrated into smart clothes for rescuers. Monitoring is taking place at two levels: Human-environment interface and body. To evaluate the thermal hazard involved, the parameters being monitored are: internal temperature, measured from the tee-shirt and external temperature and heat flux, in the jacket. These parameters are used to assess heat stress imposed by the environment and the health status of the fire-fighter. Two methods of measurement of thermal parameters in the jacket were developed. The project resulted in the development of functional prototypes whose performances have been vouched in validation center. Tests took place in the laboratory and during field trails in extreme conditions.

L’Internet des Objets (IdO) intègre les réseaux de capteurs à Internet, et ouvre la voie pour des systèmes ou des écosystèmes ayant pour but d’aider les gens à vivre dans des mondes à la fois physiques et cybernétiques. L’IdO offre l’omniprésence d’objets capables d'interagir les uns avec les autres et de coopérer avec leurs voisins pour atteindre des objectifs communs. Ces objets dits"Intelligents" (OI), peuvent détecter l'environnement et communiquer avec d’autres objets. La création d’OI et de systèmes d’IdO fait intervenir des acteurs d’expertises très diverses. Ainsi, il devient indispensable d’avoir des descriptions standardisées et sémantiques pour résoudre les problèmes liés à l’interopérabilité et l’hétérogénéité sémantique entre les différentes ressources disponibles d’une part, et entre les différents intervenants à la conception/fabrication des OI, d’autre part. De ce fait, nous avons proposé le Framework sémantique et générique FSMS, structuré en un ensemble de modules ontologiques pour la conception/fabrication d’un OI. Une méthodologie de support à ce Framework a été proposée. Elle se fonde sur les mêmes modules ontologiques identifiés dans la composante sémantique du FSMS. Ces modules ontologiques forment l’ontologie SMS pierre angulaire de cette thèse. Un processus générique basé sur une description sémantique des composants structurels et comportementaux d’un OI a été également proposé en vue d'une gestion intelligente de la conceptiond’un OI. Ce processus a ensuite été mis en application pour des Vêtements Intelligents de sport. Un OI étant destiné à être réutilisé à différents contextes d’usage, une approche de reconfiguration/adaptationdu fonctionnement de l'OI a été proposée. Celle-ci trouve à son tour son fondement dans l’ontologie modulaire SMS. / The Internet of Things (IoT) integrates sensor networks with the Internet, and paves the way for systems or ecosystems to help people live in both physical and cyber worlds. IoT offers the ubiquity of objects that are able to interact with each other and cooperate with their neighbors to achieve common goals. These objects, called "Smart" (SO), can detect the environment and communicate with other objects. The creation of SO and IoT system involves actors of very diverse expertise. Hence, it becomes essential to have standardized and semantic descriptions to solve the problems related to the interoperability and the semantic heterogeneity between the different available resources on the one hand, and between the different stakeholders designing/manufacturing the SO, on the other hand. Therefore, we have proposed the FSMS semantic and generic framework, which is structured into a set of ontological modules to design/manufacture a given SO. A support methodology for this framework has been equally proposed. It is based on the same ontological modules identified in the semantic component of the FSMS. These ontological modules form the SMS ontology that is proposed and constitutes the corner stone of this thesis. In order to intelligently manage an SO design, we proposed a generic process based on a semantic description of the structural and behavioral components of an SO. This process was thereafeter implemented for Smart Clothing of sports. This Sportswear is intended to be used in different contexts of use, an approach to reconfiguration/adaptation of the operation of the Smart Clothing has been proposed. This one is also based on the modular ontology SMS.

La problématique de la thèse entre dans le cadre des systèmes préventifs d'aide à la conduite par l'étude du comportement dynamique d'un véhicule automobile et l'application des observateurs en vue de la détection en amont de situations critiques de la conduite. Dans ce travail de thèse, nous avons proposé une unité d'avertissement pour fournir une information ou une alarme au conducteur, suffisamment en avance, afin d'éviter des accidents de type sortie de voie, en tenant compte de plusieurs critères : Vitesse longitudinale excessive, dynamique latérale excessive, positionnement latéral du véhicule et le temps à sortie de voie. Pour donner une solution au problème des accidents par sortie de voie liés à un problème de dynamique du véhicule, un nouveau modèle de vitesse critique en courbe a été développé. Ce modèle prend en compte l'évolution de la dynamique du véhicule ainsi que les paramètres mécaniques. Les algorithmes de détection ont été testés sur plusieurs scénarios et les alertes obtenues correspondent bien aux ressentis des conducteurs et aux endroits exacts.

Ce travail concerne l'étude de techniques non linéaires ayant pour effet d'augmenter considérablement l'effet de conversion électromécanique des matériaux piézoélectriques. Les potentialités de ces techniques sont étudiées dans le cas de l'amortissement vibratoire et de la récupération d'énergie.<br />On distingue généralement deux types de contrôle vibratoire à l'aide d'éléments piézoélectriques : les techniques passives, qui consistent à connecter un réseau électrique passif aux éléments piézoélectriques et les techniques actives qui utilisent un calculateur associé à une source d'énergie électrique. Les techniques non linéaires étudiées, appelées SSD pour « Synchronized Switch Damping », sont qualifiées de semi passives car elles ne nécessitent pas de source d'énergie externe mais effectuent cependant un traitement intelligent de la tension. Ces techniques sont beaucoup plus efficaces et adaptables que les techniques passives. Elles sont, en outre, beaucoup plus facile à implémenter que les techniques actives et présentent des performances comparables. Les travaux réalisés proposent une nouvelle approche pour appréhender les techniques SSD, ainsi que plusieurs développement de ces techniques, notamment en proposant une loi de contrôle permettant d'optimiser l'amortissement dans le cas de structures et de signaux complexes.<br />Les techniques d'amortissement vibratoire SSD ont été adaptées à la récupération d'énergie. Il s'agit de convertir l'énergie vibratoire en énergie électrique afin de constituer des micro-générateurs d'une puissance comprise entre quelques μW et quelques centaines de mW. Ces générateurs répondent à un besoin croissant lié à la prolifération des capteurs, micro-actionneurs et autres dispositifs électroniques embarqués. Les techniques développées permettent d'accroître drastiquement les performances de ce type de micro-générateurs, ce qui permet de diminuer la quantité de matériau piézoélectrique nécessaire et d'envisager des applications nouvelles nécessitant plus d'énergie. Suivant les structures et le type de sollicitation, le gain apporté par les techniques non linéaires sur la puissance utile des micro-générateurs est plus ou moins important, et peut atteindre un facteur 10 par rapport aux techniques de récupération d'énergie classiques.

L'incorporation des instruments intelligents dans les boucles de sécurité nous mène vers une sécurité intelligente et les systèmes deviennent des « systèmes instrumentés de sécurité à intelligence distribuée (SISID) ». La justification de l'usage de ces instruments dans les applications de sécurité n'est pas complètement avérée. L'évaluation de la sûreté de fonctionnement de ce type de systèmes n'est pas triviale. Dans ce travail, la modélisation et l'évaluation des performances relatives à la sûreté de fonctionnement des systèmes instrumentés de sécurité (SIS) sont traitées pour des structures intégrant de l'intelligence dans les instruments de terrain. La méthodologie que nous utilisons consiste en la modélisation de l'aspect fonctionnel et dysfonctionnel de ces systèmes en adoptant le formalisme basé sur les réseaux de Petri stochastiques qui assurent la représentation du comportement dynamique de ce type de systèmes. La modélisation est traitée sous la forme d'une approche stochastique utilisant les réseaux d'activité stochastiques SAN (Stochastic Activity Network). L'introduction d'indicateurs de performances permet de mettre en évidence l'effet de l'intégration des niveaux d'intelligence dans les applications de sécurité. La méthode de Monte Carlo est utilisée pour évaluer les paramètres de sûreté de fonctionnement des SIS en conformité avec les normes de sécurité relatives aux systèmes instrumentés de sécurité (CEI 61508 et CEI 6151). Nous avons proposé une méthode et les outils associés pour approcher cette évaluation par simulation et ainsi apporter une aide à la conception des systèmes instrumentés de sécurité (SIS) intégrant quelques fonctionnalités des instruments intelligents.

La nécessité de prendre en considération les aspects sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés, dès la phase de conception, pour tendre vers le concept de « systèmes automatisés sûrs de fonctionnement » représente aujourd'hui un enjeu majeur. <br />Nous présentons dans cette Habilitation à Diriger les Recherches le concept de systèmes automatisés sûrs de fonctionnement et procédons à une analyse de la problématique globale de la conception de tels systèmes. Nous identifions clairement les frontières des différents systèmes constituant les systèmes automatisés sûrs de fonctionnement : processus physique, systèmes d'automatisation, systèmes de sécurité, systèmes de contrôlabilité du risque (barrières). Pour ce faire, nous nous appuyons sur la notion de service rendu. <br />Nous introduisons ensuite les différents concepts de sûreté de fonctionnement des systèmes en dégageant deux grands niveaux : la sûreté de fonctionnement prédictive et la gestion de la sûreté de fonctionnement avec prise en compte des risques pour l'Homme et l'environnement. Cette étude aborde les aspects normatifs incontournables pour les systèmes industriels et décline notre point de vue sur la notion de complexité. L'identification de ces grands axes de recherche en conception des systèmes automatisés sûrs de fonctionnement nous permet de situer dans la communauté scientifique nos activités de recherche, dont les contributions et résultats sont présentés dans le mémoire selon deux axes :<br />• L'axe I porte sur la sûreté de fonctionnement de processus physiques avec une application à l'évaluation des paramètres FMD (Fiabilité-Maintenabilité-Disponibilité) des lignes de production dans le but d'en améliorer la performance,<br />• L'axe II porte sur la sûreté de fonctionnement des systèmes d'automatisation à intelligence distribuée avec la proposition d'une démarche de conception de tels systèmes et d'un formalisme pour la spécification des besoins et contraintes d'architecture, l'originalité de cette méthode repose sur la volonté d'obtenir une architecture validée par des paramètres de sûreté quantifiés. <br />De ces travaux découlent nos activités de recherche actuelles et futures relatives à l'analyse systémique de la sûreté de fonctionnement des systèmes complexes et à l'exploration de voies de recherche pour la proposition d'une méthodologie générique, indépendante du domaine d'application, pour la conception de systèmes complexes sûrs de fonctionnement.

Améliorer la sécurité routière passe par une meilleure compréhension des causes d'accidents. Il est nécessaire de développer des observatoires discrets pour étudier la manière de conduire de tous les automobilistes. Une partie de cette analyse implique l'utilisation de capteurs mesurant les trajectoires des véhicules sur une portion de route. Deux capteurs innovants ont été crées pour pallier au manque de capteurs suffisamment précis : le premier est un capteur à fibres optiques présentant une succession de réseaux de Bragg et le second, protégé par un brevet, est fondé sur une technologie résistive. Ils ont été soumis à une expérimentation sur une route départementale. Le capteur optique s'avère performant mais coûteux. Le deuxième n'est pas assez robuste mais présente des perspectives intéressantes.

Cette thèse propose une méthode pour l'analyse de problèmes relevant des systèmes complexes physiques ouverts avec des systèmes multi-agents physiques. Cette méthode que nous appelons DIAMOND (Decentralized Iterative Approach for Multiagent Open Networks Design) agence quatre phases en un cycle de vie en spirale. Elle propose d'utiliser, pour le recueil des besoins, des notations d'UML mais elle structure le fonctionnement global du système via une étude de modes de marche et d'arrêt. Elle utilise le raffinement notamment entre le niveau local et le niveau global du système et assemble les comportements individuels et les comportements sociaux tout en identifiant les influences de l'un sur l'autre. Elle guide le concepteur durant la phase de conception générique en utilisant les composants comme unité opératoire. En fin de cycle, le partitionnement logiciel/matériel du système intervient et permet la génération du code ou des descriptions matérielles.<br />Il n'était pas suffisant de proposer une méthode : considérer les composants des systèmes complexes physiques comme des noeuds coopérants d'un réseau sans fil est une démarche attrayante qui peut être vue comme la traduction physique extrême de la décentralisation. De fait, des besoins spécifiques en architectures doivent être traités. Pour cela, nous proposons le modèle MWAC (Multi-Wireless-Agent Communication) qui repose sur l'auto-organisation des entités du système.<br />Ces deux contributions sont exploitées au sein de l'application EnvSys qui a pour objectif l'instrumentation d'un réseau hydrographique.

Le développement des technologies infotroniques, qui permettent de faire porter numériquement des données par le produit afin de lui conférer un rôle actif dans la boucle cybernétique, conduisent à remettre en question l'organisation conventionnelle des systèmes de pilotage, pour s'orienter vers un pilotage par le produit. Il existe un large consensus sur l'intérêt de cette approche dans la prise de décision tant centralisée que distribuée. Cependant, peu de travaux portent sur l'évaluation de l'efficience du pilotage par le produit dans <br />l'interaction entre des systèmes d'information centralisés de niveau business (ERP) et des systèmes distribués de niveaux process (MES).<br /><br />Notre contribution porte sur un outil de modélisation et de simulation de systèmes de pilotage contrôlés par le produit afin d'évaluer différentes topologies d'organisation combinant décisions centralisées et/ou distribuées en comparant certains critères de productivité.<br /><br />Nous présentons d'abord la définition, le développement et la validation d'un environnement d'évaluation orienté composants, basé sur un outil d'émulation et un système multi-agents, permettant d'analyser les performances d'un système de pilotage par le produit et de le comparer avec des approches classiques.<br /><br />Nous présentons ensuite l'application du pilotage par le produit à partir d'une série d'expériences réalisées à l'aide de l'environnement développé. Ces expériences, menées sur un cas industriel ainsi que sur une plateforme d'expérimentation de laboratoire permettent d'éprouver et de valider la faisabilité du concept de pilotage par le produit en terme d'impact décisionnel et en terme de contraintes techniques.

Il est désormais admis que le potentiel des technologies de l'information et de la communication (TIC) apporte un nouveau défi au monde moderne et favorise un accès de masse au savoir conforté depuis le début des années 90 par l'avènement du réseau Internet. Appréhender cette nouvelle donne et y adhérer pour accompagner le progrès humain restent au XXI° siècle des défis de taille.<br />Les diverses transitions de notre société du stade industriel au stade de société de l'information et de la connaissance démontrent aujourd'hui que la richesse la plus importante n'est plus matérielle, ni physique. Elle est désormais fondée sur l'immatériel et conduite par le savoir. <br />Comme pour toutes les étapes de vie d'une transition en général, nous nous trouvons en 2006 en fin de cycle et nous ne savons pas vraiment quelle sera la direction dans laquelle nous allons nous diriger. Dans ces conditions, la constance millénaire qui doit être prise en compte est celle du savoir. <br />Parmi les nombreux acteurs qui se trouvent interpellés par cette question du devenir, il faut citer l'université, endroit par excellence où s'élabore et se vulgarise le savoir selon une viabilité prouvée depuis le XIII° siècle avec une aptitude à s'adapter, à évoluer et à engendrer le changement et le progrès dans notre société. <br />Aujourd'hui, l'avènement des TIC dans l'enseignement a totalement bouleversé notre rapport au savoir et au pouvoir. Hier, l'information était disponible dans les ouvrages, les revues, ... Aujourd'hui elle est sur la toile et l'école se trouve concurrencée par d'autres formes d'accès au savoir et à l'information dont les ressources augmentent chaque jour un peu plus. Cette massification de l'information rend ainsi les recherches et la distinction de la pertinence de l'information plus difficiles pour l'enseignant comme pour l'étudiant.<br />Dans ce contexte qui n'a de précédent, l'université a un rôle central à jouer. Trait d'union entre la recherche, les entreprises, les étudiants et les citoyens, elle est au cœur du dispositif de production et de transmission des savoirs et se doit de réagir de façon urgente afin de demeurer encore une composante essentielle du développement culturel, socio-économique et écologiquement viable des individus, des communautés et des nations.<br />De ce fait, une société qui prendrait en compte les savoirs implicites permettrait une valorisation des individus. Dans cette toile de fond, le management des connaissances et la veille informationnelle permettent de valoriser des pistes nouvelles dans l'utilisation de la connaissance.<br />C'est sur ce postulat et sur cette même toile de fond que cette recherche est fondée.<br />Elle présente le management des connaissances, la culture et la veille informationnelle comme des outils qui permettent de mettre en avant des pistes nouvelles dans l'utilisation de la connaissance, ce qui nous permet de quitter les aspects strictement techniques, pour aller vers une utilisation plus conceptuelle du savoir.<br />Le problème se pose ici avec une acuité toute particulière, plus stratégique que strictement instrumentale car cette recherche met en valeur la nécessité pour les enseignants comme pour les étudiants d'acquérir des compétences informationnelles et par là même des compétences dans la maîtrise de l'usage de l'information devenue de plus en plus dense et diversifiée sur le réseau.<br /><br />La plateforme de veille et de partage de connaissances « Commun@utice » dont le fonctionnement est inspiré des pratiques de veille en entreprise selon une approche intégrée et continue tout au long du cheminement académique, ouvre ici le chemin du concept de veille informationnelle en éducation.