Energy-aware distributed computing : application to leak detection in wireless sensor network-based water pipeline monitoring systems

L'eau est un besoin fondamental pour la vie humaine, notamment pour la boisson et les autres activités domestiques. Malheureusement, de grandes quantités d'eau potable traitée se perdent chaque jour de par le monde et plus particulièrement dans les pays en développement à cause de fuites dans les réseaux de distribution d'eau. Depuis plus d'une décennie, des systèmes de surveillance des canalisations d'eau basés sur des réseaux de capteurs sans fil – Wireless Sensor Network-based Water Pipeline Monitoring (WWPM) – sont utilisés pour détecter les fuites et permettre une intervention rapide pour les réparer. Cependant, la plupart des solutions de surveillance des canalisations d'eau sont confrontées à des problèmes tels que la difficulté de détecter les fuites en temps réel, le coût élevé et la difficulté d'installation. Récemment, les accéléromètres à faible coût conçus à base des systèmes micro-électromécaniques (MEMS) ont gagné en popularité dans les systèmes WWPM en raison de leur faible coût, de leur faible consommation et de leur caractère non intrusif qui les rend faciles à installer. Cependant, la précision des systèmes WWPM utilisant des accéléromètres MEMS est faible et doit être améliorée. L'objectif général de cette étude est d'augmenter la précision des mesures et la durée de vie des capteurs du réseau grâce à une approche distribuée. L'objectif spécifique est de proposer une solution WWPM en temps réel et à faible puissance utilisantdes accéléromètres MEMS à faible coût et un filtre de Kalman distribué (DKF) pour améliorer la précision de la détection des fuites. Pour atteindre une surveillance en temps réel, nous avons proposé une solution entièrement distribuée en mettant en œuvre un traitement distribuée de données dans le système WWPM; ici tout le traitement nécessaire à la détection des fuites est effectué en utilisant les ressources informatiques embarquées dans les nœuds de capteurs, sans nécessiter de communications multi-sauts vers une station de base. Pour améliorer les performances de détection des fuites tout en préservant la durée de vie du système WWPM, nous avons propose distribution des données fusionnéesen mettant en œuvre un DKF dans le système WWPM. Enfin, pour assurer à la fois une surveillance en temps réel et une faible consommation d'énergie, nous avons mis en œuvre une détection hiérarchique et un cycle de travail au niveau des capteurs. Dans cette thèse, nous avons commencé par pour un capteur capable de traiter in-situ