Détection et localisation de défaillances de capteurs dans un réseau de mesures pluviométriques : cas de l'agglomération nancéienne

par Stéphane Giuliani

Thèse de doctorat en Automatique et traitement numérique du signal

Sous la direction de José Ragot et de Gilles Mourot.

Soutenue en 1998

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Dans le cadre de la gestion d'un réseau d'assainissement urbain, les données pluviométriques sont exploitées en temps réel pour la surveillance des précipitations et en temps différé pour la conception des ouvrages hydrauliques et l'étude des stratégies de gestion. La validation de ces données s'avère alors nécessaire. L'étude présentée porte sur le diagnostic hors ligne de défaillances des capteurs de pluviométrie de la Communauté Urbaine du Grand Nancy. L'objectif est de fournir aux opérateurs des indicateurs sur le fonctionnement des capteurs à partir des mesures qu'ils délivrent, traitées au pas de temps de 5 mn. L'analyse des données historiques révèle un taux de défaillances élevé ainsi qu'une possibilité non négligeable de défaillances multiples. Les défaillances essentiellement rencontrées concernent l'obturation des capteurs. L'approche générale adoptée pour le diagnostic repose sur la confrontation des observations avec un modèle caractérisant le comportement normal du système entre les pluviomètres sont exprimées sous la forme d'un ensemble de modèles de régression multi-variables entre chaque capteur et un groupe de capteurs voisins. Plusieurs méthodes de détection et de localisation de défaillances sont ensuite évaluées sur des données brutes en présence de défaillances. Différents tests de cohérence des mesures avec les équations de modèles par rapport à des tolérances adaptatives sont étudiés. Pour la localisation, l'attention est particulièrement portée sur l'expression des signatures des défaillances au niveau des résidus et différentes techniques d'inférence sont évaluées. Une architecture dédiée à la détection et la localisation d'obturations de capteurs est ensuite proposée


  • Résumé

    In the field of urban sewer network management, rainfall data is intensively used for on-line rainfall monitoring and for off-line study and design of network hydraulic equipment and management strategies. Sensor data validation is thus an issue of great importance. This thesis investigates the off-line failure diagnosis applied to the rain gauge network of the urban area of Nancy. The objective is to provide indicators on the gauge operation to operators from data collected and processed at a 5-min time rate. Analysis of historical data series reveals a significant failure rate and the possibility of multiple failures. The failures mainly encountered concern the clogging of gauges. From a diagnosis point fo view, the general approach tackled relies on the consistency between observations and an analytical model which represents the normal behaviour of the system. This yields the generation of so-called residuals used as ffailure indicators. The required redundancy relations between rain gauges are expressed in the form of multiple variables regression models between each gauge and a group of surrounding sensors. Several failure detection and isolation methods are then evaluated using raw data including failure cases. Different consistency tests between measurements and model equations with respect to adaptive tolerances are studied. For isolation purposes, attention is particularly focused on the formulation of the formulation of the signatures of the failures into the residuals and different inference techniques are evaluated. An architecture dedicated to the detection and isolation of gauge clogging is finally proposed

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-162 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 133-143. Résumé en français et en anglais

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1998 GIULIANI S.
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