Supervision et instrumentation à distance, libre et interopérable, du capteur à l'utilisateur.

Supervision and instrumentation : remote, free and interoperable, from sensor to user.

• Auteur / Autrice : Camille Lavayssiere
• Direction : Franck Luthon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/12/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour - Laboratoire Informatique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour
• Jury : Président / Présidente : Nadine Rouillon-Couture
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Luthon, Eric Duviella, Ousmane Sow, Benoît Larroque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Duviella, Ousmane Sow

Mots clés

Mots clés contrôlés

Web sémantique

Mots clés libres

Scada

Supervision

Embarqué

Energie

Éducation

Energy

Embedded

Supervision

Education

Scada

Résumé

Cette thèse propose une étude des pratiques actuelles pour l'acquisition de données, la supervision et le contrôle distant de systèmes embarqués connectés (internet des objets IoT).Le but est de mettre en avant une approche pluridisciplinaire, interopérable et généraliste pour l'instrumentation à distance et d'accorder à chaque utilisateur la liberté de modifier, utiliser, distribuer la solution proposée.Dans un premier chapitre, l'instrumentation et la supervision à distance de systèmes physiques sont présentés en s'articulant autour des concepts d'échange d'information, de télémesure et de télécontrôle, de stockage de données, d'automatisation de tâches et de sécurité.Les problématiques du FAIR (extit{Findable, Accessible, Interoperable and Reusable}) abordées dans ce domaine demandent de concevoir des algorithmes ou des logiciels et de traiter des données qui seront accessibles à l'aide d'un identifiant unique.Les utilisateurs ou les machines pourront trouver ces objets via des moteurs de recherche et des méta-données afin de les réutiliser.Cette approche novatrice, au regard des logiciels existants, demande aux objets développés d'être interopérables, libres, ouverts et décentralisés afin d'être utilisés par un maximum de personnes, de systèmes informatiques existants ou de domaines d'application.Dans un second chapitre, des logiciels de supervision dans les secteurs de l'industrie, de la recherche et de l'éducation sont exposés et comparés avec les différents critères retenus.Les besoins identifiés à l'aide des cas d'application observés demandent d'échanger des informations permettant de connaître et de modifier l'état d'un système physique, d'organiser les données récoltées pour mieux les comprendre et les utiliser, et de proposer une solution agnostique du point de vue du domaine scientifique étudié et du type d'utilisateur.Les travaux de cette thèse proposent de définir différentes abstractions dans l'architecture logicielle d'un système de supervision et d'instrumentation afin de rendre le système interopérable.Il s'agit de séparer la configuration et la communication des instruments de la configuration de l'interface humain-machine, de ne pas avoir à toucher au code de l'application pour la configurer et l'utiliser, de gérer des applications synchrones et asynchrones ainsi que les erreurs de communication entre les systèmes inter-connectés.La solution proposée dans la troisième chapitre repose sur une infrastructure logicielle dont l'architecture permet de faire évoluer, de modifier et d'adapter l'interface aux besoins de chaque utilisateur.L'interface est accessible via une page web et donne accès à divers outils comme la gestion d'événements, d'alertes et l'ajout de scripts.Enfin les cas d'application étudiés durant cette thèse sont présentés au chapitre 4 et s'articulent autour des systèmes embarqués dans les domaines de l'ingénierie côtière, de la gestion énergétique du bâtiment ainsi que le déploiement de plateforme permettant de réaliser des travaux pratiques à distance dans l'éducation.

This thesis proposes a study of current practices for data acquisition, supervision and remote control of connected embedded systems (Internet of Things IoT).The goal is to put forward a multidisciplinary, interoperable and generalist approach for remote instrumentation and to give each user the freedom to modify, use and distribute the proposed solution.In the first chapter, the remote instrumentation and supervision of physical systems are presented, focusing on the concepts of information exchange, telemetry and telecontrol, data storage, task automation and security.The FAIR (Findable, Accessible, Interoperable and Reusable) issues addressed in this field require the design of algorithms or software and the processing of data that will be accessible using a unique identifier.Users or machines will be able to find these objects via search engines and metadata in order to reuse them.This innovative approach, compared to existing software, requires the developed objects to be interoperable, free, open and decentralized in order to be used by a maximum of people, existing computer systems or application domains.In a second chapter, monitoring software in the industry, research and education sectors are presented and compared with the different criteria.The needs identified with the help of the observed application cases require to exchange information allowing to know and to modify the state of a physical system, to organize the collected data in order to better understand and use them, and to propose a solution agnostic from the point of view of the studied scientific domain and the type of user.The work of this thesis proposes to define different abstractions in the software architecture of a supervision and instrumentation system in order to make the system interoperable.The aim is to separate the configuration and communication of the instruments from the configuration of the human-machine interface, to avoid having to touch the application code to configure and use it, to manage synchronous and asynchronous applications as well as the communication errors between the interconnected systems.The solution proposed in the third chapter is based on a software infrastructure whose architecture allows the interface to evolve, modify and adapt to the needs of each user.The interface is accessible via a web page and gives access to various tools such as event management, alerts and the addition of scripts.Finally, the application cases studied during this thesis are presented in chapter 4 and are based on embedded systems in the fields of coastal engineering, building energy management as well as the deployment of a platform allowing to carry out remote practical work in education.