Self-Configuration, Monitoring and Control of Physical Entities via Sensor and Actuator Networks - Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of services Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Self-Configuration, Monitoring and Control of Physical Entities via Sensor and Actuator Networks

AUTO-CONFIGURATION, SUPERVISION ET CONTROLE D'ENTITES PHYSIQUES PAR L'INTERMEDIAIRE DE RESEAUX DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS

Résumé

The physical entities which are taken into account by Machine to Machine (M2M) telecom applications are more and more heterogeneous. This is due to the increased turnover and multiplication of digital connected devices, and also to the need to integrate non-networked or even non-digital "legacy" equipment in these applications. In addition, space entities such as rooms may also be taken into account in the same environments. The challenge addressed by our research is the automatic integration and configuration of all these types of physical entities in M2M systems, with a homogeneous solution that generalizes self-configuration approaches used for networked digital devices. This thesis presents a general theoretical framework and basic mechanisms for the identification and configuration of such physical entity models in distributed embedded information systems. Our approach deals jointly with equipment and space entities encompassing the "Internet of Things" (IoT) and "interactive environment" viewpoints in a renewed interpretation of ambient intelligence. This work has been motivated initially by home energy management applications, trying to integrate into the Home Area Network all home entities (e.g. domestic appliances and rooms) that play a role in energy management, but do not have a networked interface of their own. This corresponds to a qualitative extension of the perimeter of the Home Area Network. This integration is achieved in a way similar to what is done for state of the art digital devices, through a spontaneous discovery and configuration mechanism, with the following stages: * Detection of the presence of a physical entity by analyzing the coincidence of significant events detected by sensors; * Selection of the first generic model corresponding to the detected physical entity from a reference ontology, on the basis of received sensors data; * Creation of a software component representing the detected physical entity, based on the selected model, associated with relevant sensors and actuators; * Provision of application interface for monitoring and control of the target entity through this intermediate software component; * Iterative update of the identified entity model on the basis of data from associated sensors. The proposed approach has been validated and implemented in home environments, but it is intended to be generalized and expanded to environments such as buildings or cities, offering a similarly shared infrastructure for all M2M applications in these environments.
Les entités physiques prises en compte par les applications de l'Internet des Objets dites " machine à machine " dans les télécoms sont aujourd'hui de plus en plus hétérogènes. Ceci est dû, d'une part au renouvellement constant et à la multiplication des objets physiques communicants numériques, et d'autre part à la nécessité d'y intégrer des objets physiques éventuellement non connectés ou même non-numériques. Des éléments d'espace pourraient être considérés comme les entités à prendre en compte dans ces environnements. Le défi adressé par ce travail est donc l'intégration, et la configuration automatiques de toutes ces différentes variétés d'entités physiques d'une façon homogène dans les systèmes M2M, en généralisant les approches de configuration automatique déjà connues et utilisées pour les objets communicants numériques. Cette thèse présente un cadre théorique général et des mécanismes de base pour l'identification de modèles de telles entités physiques dans les systèmes d'information embarqués répartis, en englobant dans une même approche les équipements et les sous-ensembles de l'espace, faisant se rejoindre les points de vue "Internet des Objets" et "Environnements Interactifs" dans une nouvelle vision unifiée de l'intelligence ambiante. Ce travail, motivé initialement par les applications à la gestion d'énergie domestique, cherche à intégrer au réseau local de la maison des entités physiques (par exemple équipements électroménagers et pièces de la maison) qui ont un impact énergétique mais ne sont dotés d'aucune connexion réseau, ce qui correspond à une extension qualitative du périmètre de l'Internet des Objets. Cette intégration se fait de manière tout à fait similaire à ce qui est fait classiquement pour des équipements numériques à "l'état de l'art", c'est-à-dire par des mécanismes de découverte et de configurations spontanées. Ces mécanismes comportent les étapes suivantes : * Détection de la présence d'une entité physique par analyse de la coïncidence d'évènements significatifs reçus des capteurs; * Sélection d'un premier modèle générique représentatif de l'entité physique détectée depuis une ontologie de référence en analysant des données reçues des capteurs; * Création d'un composant logiciel représentant l'entité physique détectée, à partir du modèle sélectionne, et associant des capteurs et actionneurs utiles; * Supervision et contrôle de l'entité cible par l'intermédiaire de ce composant logiciel; * Mise à jour incrémentale du modèle de l'entité identifiée par analyse des données des capteurs associés; Ce travail est parti d'applications dans l'environnement de la maison, mais l'approche peut être appliquée au cadre plus général de grands systèmes physiques répartis dont on aura identifié de la même manière des sous-systèmes individuels comme entités cibles, dans des environnements comme les bâtiments ou la ville. L'infrastructure qui a été développée a vocation à être utilisée pour toutes les applications de l'Internet des Objets machine à machine dans ces environnements.
Fichier principal
Vignette du fichier
manuscrit_these_zhenghu_finale.pdf (2.46 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00948995 , version 1 (18-02-2014)
tel-00948995 , version 2 (29-04-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00948995 , version 1

Citer

Zheng Hu. Self-Configuration, Monitoring and Control of Physical Entities via Sensor and Actuator Networks. Ubiquitous Computing. Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00948995v1⟩
700 Consultations
2153 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More