Développement de capteurs RFID passifs dédiés au monitoring des groupes alternateurs

Development of Passive RFID Sensors Dedicated to the Monitoring of Power Plant Generators

• Auteur / Autrice : Konstantinos Zannas
• Direction : Smaïl Tedjini, Yvan Duroc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance le 08/10/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de conception et d'intégration des systèmes (Valence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Robert Staraj
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ville Viikari, Dominique Baillargeat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alessandra Costanzo, Omar Elmazria

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux de capteurs (technologie)

Centrales hydroélectriques

Internet des objets

Systèmes d'identification par radiofréquence

Mots clés libres

Rfid

Capteur

Temperature

Environnement hostile

Rfid

Sensors

Temperature

Harsh environment

Résumé

Dans le contexte de l’Internet des Objets et l’Industrie 4.0, de nouvelles technologies sont attendues pour apporter des solutions à plusieurs problèmes industriels. La technologie RFID, et son évolution vers les capteurs, est très prometteuse et pourrait potentiellement trouver des applications en environnement industriel. Le travail développé dans cette thèse s’est réalisé dans le cadre du projet Innov’Hydro, en partenariat avec plusieurs acteurs académiques et industriels. Ce projet visait principalement à explorer de nouvelles solutions de capteurs destinés aux environnements sévères des centrales hydroélectriques, en particulier l’intérieur des génératrices. En effet, les générateurs encombrants des centrales sont susceptibles de tomber en panne en raison de l'oxydation de pièces internes à cause des courants électriques forts. Une solution pour éviter de telles pannes consiste à surveiller la température et/ou la déformation à l'intérieur des générateurs et en particulier les parties vulnérables. Afin de surveiller ces pièces, la taille réduite, la grande précision et le fonctionnement passif sont des facteurs critiques de toute solution de détection. Toutes ces caractéristiques peuvent être satisfaites par la technologie RFID UHF et la transformation récente des tags en tag-capteur RFID. Ainsi l’utilisation de nouvelles configurations et concepts de tag-capteurs, la mesure de la température et du stress dans un environnement réel de centrale hydroélectrique sont explorés en profondeur. Des résultats prometteurs sont obtenus grâce à un ensemble de mesures et de tests à la fois en laboratoire et en environnement réel.

In the context of the Internet of Things and the industrial revolution 4.0, new technologies are expected to offer solutions in several industrial related problems. The RFID technology and its evolution to a sensing solution is very promising and could potentially find application in the industrial environment. The work of this thesis was carried out in the context of Innov’Hydro project with the participation of several academic and industrial partners. The main goal of the Innov’Hydro project was to explore new sensing solutions for the harsh industrial environment of hydroelectric power-plants and especially in the interior of the generators. The bulky generators of the power-plants are susceptible to break downs due to the oxidation of high current conducting parts. One solution to avoid such break downs is to monitor the temperature and/or the deformation in the interior of the generators and especially of the vulnerable parts. In order to monitor these parts, the small size, the high accuracy and a potential passive operation of the sensors are critical attributes of the sensing solution. All these attributes can be found in the UHF RFID technology and the recently introduced concept of sensor-tags. Therefore, by utilizing novel RFID sensor-tag designs and RFID configurations, the possibility of temperature and stress sensing in the real environment of the hydroelectric power-plants is explored in depth. A series of measurements and tests are conducted in both laboratory and real industrial environment with promising results.