Thèse soutenue

Système de surveillance basé sur l'IoT résilient pour l'industrie pétrolière et gazière nigériane

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Auteur / Autrice : Safuriyawu Ahmed
Direction : Frédéric Le MouëlNicolas Stouls
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 16/12/2022
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon (Lyon ; 2009-....)
Partenaire(s) de recherche : Membre de : Université de Lyon (2015-....)
Laboratoire : CITI - Centre d'Innovation en Télécommunications et Intégration de services (Lyon, INSA) - CITI Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of services / CITI
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Menaud
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Le Mouël, Nicolas Stouls, Jean-Marc Menaud, Frédéric Guidec, Patricia Stolf, Eddy Caron, Haifa Takruri-Rizk, Nathali Silva Bhagya
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Guidec

Résumé

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Les défaillances d'oléoducs dans le transport du pétrole brut se produisent en raison du vieillissement de l'infrastructure, des interférences de tiers, des défauts d'équipement et des défaillances naturelles. Par conséquent, des hydrocarbures sont rejetés dans l'environnement, entraînant une pollution de l'environnement, une dégradation écologique et des pertes de vies et de revenus sans précédent. Par conséquent, plusieurs systèmes de détection et de surveillance des fuites (LDMS) sont utilisés pour atténuer ces défaillances. Plus récemment, ces LDMS incluent les réseaux de capteurs sans fil (WSN) et les systèmes basés sur l'Internet des objets (IoT). Bien qu'ils se soient avérés plus efficaces que d'autres LDMS, de nombreux défis existent dans l'adoption de tels systèmes pour la surveillance des pipelines. Ceux-ci incluent la tolérance aux pannes, la consommation d'énergie, la précision de la détection et de la localisation des fuites et le nombre élevé de fausses alarmes, pour n'en citer que quelques-uns. Par conséquent, notre travail vise à relever certains défis dans la mise en œuvre de systèmes basés sur l'IdO pour les oléoducs de pétrole brut de bout en bout de manière résiliente. Plus précisément, nous considérons les aspects de détection et localisation précises des fuites en introduisant une stratégie de placement de nœud unique basée sur la propagation des fluides pour une détection de fuite sensible et multi-tailles. Nous proposons également une nouvelle technique de détection de fuite distribuée (HyDiLLEch) dans la couche WSN. Elle est basée sur une fusion des techniques de détection de fuites existantes telles que la méthode des ondes de pression négative, la méthode basée sur le gradient et l'analyse des points de pression. Avec HyDiLLEch, nous éliminons efficacement les points de défaillance uniques. En outre, nous mettons en œuvre une gestion des données et des services tolérante aux pannes dans la couche de inrastructure Edge en utilisant le réseau de oléoducs de la Nigerian National Petroleum Corporation (NNPC) comme cas d'utilisation. Le problème est modélisé par la théorie des jeux avec une approche régionalisée du réseaux NNPC contre la nature. Notre proposition de solution régionalisée (R-MDP) utilise l'apprentissage par renforcement et optimise la précision et la tolérance aux pannes tout en minimisant la consommation d'énergie. Dans l'ensemble, notre système garantit la résilience aux pannes et l'efficacité en termes de précision de détection et de localisation et de consommation d'énergie.