Laboratoire de Physique de Clermont

Le projet ConnecSenS s’inscrit à la fois dans le domaine des technologies numériques et dans celui de la modélisation des dynamiques multi-échelles des écosystèmes et des territoires visant à mieux appréhender les changements planétaires dans une démarche de développement durable. Ces contextes sont étroitement liés : les défis des changements planétaires et du développement durable s’appuient sur des défis technologiques tels que le recueil, le stockage et la mise à disposition d’une grande quantité de données en environnement naturel, permettant ainsi la modélisation et la simulation de dynamiques complexes ou incertaines. Les recherches sur les systèmes environnementaux doivent non seulement s’appuyer sur ces technologies mais souvent se transformer en profondeur pour s’y adapter et en tirer parti.

L’objectif général du projet ConnecSenS, qui se trouve à la jonction des deux défis AUDACE et SYMBIOSE, est donc d’étudier et développer une plateforme de collecte et de mutualisation de données dédiée au domaine des recherches en environnement. Cette plateforme de mesures in situ s’appuie sur l’utilisation de réseaux de communication sans fil assurant un recueil rapide des données et leur transmission à une station puits, connectée à Internet, chargée du stockage des données dans une base de données accessible par la communauté. Cette base de données peut ensuite être utilisée pour la fouille de données, l’analyse de données ou la construction de modèles. Cette richesse de données, disponibles dans le nuage numérique (« cloud environnemental »), permet de développer des modèles nouveaux, tenant compte des effets de couplage entre plusieurs échelles pour anticiper plus précisément les évolutions et tester virtuellement des scénarios d’action. Dans le cadre du projet ConnecSenS, cette nouvelle approche est mise en œuvre afin de soutenir et amplifier les objectifs scientifiques de quatre sites pilotes, dont le dénominateur commun est la problématique de l’eau (quantité, qualité, propriété, etc.). Au-delà de ce dénominateur commun, ces sites sont complémentaires par la diversité des thématiques qu’ils abordent, de la qualité de l’eau d’un lac à la migration des radioéléments d’une ancienne mine d’uranium en passant par l’étude d’un bras mort de rivière et le fonctionnement hydrique des agrosystèmes.

Les quatre sites pilotes situés en Auvergne sont :

• le lac d’Aydat,
• le bras mort de la rivière Allier à Auzon
• la zone atelier sur l’ancienne mine d’uranium à Roffin-Lachaux (site web de la ZATU)
• le site de recherche et d’expérimentation en agrosystèmes de Montoldre

Les principaux résultats attendus étaient les suivants :

• le développement d’une plateforme expérimentale de réseaux de capteurs sans fil,
• l’instrumentation des sites pilotes autour de la problématique, de l’eau
• la mise en place des outils et des méthodes pour une collecte de données environnementales.

Un premier résultat de ce projet est le déploiement d’une plateforme de réseaux de capteurs sans fil autonomes de plusieurs dizaine de nœuds, en milieu naturel contraint. Cette plateforme est utilisée comme support d’innovations technologiques et, conjointement à la plateforme AUDACE, comme support de recherche nouvelle grâce au recueil en continu de données scientifiques environnementales. Un second résultat est le développement d’une démarche générique visant à récupérer, sécuriser, synchroniser, calibrer, intégrer, et partager les données collectées sur les sites environnementaux ainsi instrumentés. Enfin, les thèses portées par ce projet ouvrent des perspectives scientifiques à plus long terme, participant au renforcement du positionnement du site auvergnat parmi les acteurs majeurs dans le domaine des recherches en environnement et de l’instrumentation associée.

Pour atteindre les objectifs du projet ConnecSenS, les équipements suivants ont été acquis afin de constituer des plateformes instrumentales performantes de terrain :

• un système de géolocalisation de grande précision,
• un analyseur de bio-aérosol,
• une sonde aquatique multiparamètre,
• 20 capteurs de hauteur, de conductivité et de température de l’eau,
• 30 micro-dendromètres,
• 3 stations météorologiques,
• 25 pluviomètres,
• 10 capteurs de radon,
• 75 capteurs d’humidité et de température du sol,
• 150 noeuds communicants LoRaWAN,
• 10 passerelles LoRAWAN dont 6 autonomes

Trois thèses financées sur le projet ont démarré avec succès à partir de 2016.

Spécifications et évaluation du couplage d’un système antennaire et des couches basses d’un réseau de capteurs sans fil dédié à la surveillance environnementale (doctorant : Guéréguin Der Sylvestre SIDIBE)

Production scientifique :

Adaptabilité et robustesse des protocoles de surveillance par des réseaux de capteurs sans fil environnementaux (doctorant : Duy NGUYEN)

Production scientifique

• * Poveda-Villalon, M., Nguyen, Q. D., Roussey, C., De Vaulx, C., & Chanet, J. P. (2018, July). Besoins ontologiques d’un système d’irrigation intelligent : comparaison entre SSN et SAREF. In 29es Journées Francophones d’Ingénierie des Connaissances, IC 2018 (pp. 21-36).
• * Poveda-Villalón, M., Nguyen, Q. D., Roussey, C., De Vaulx, C., & Chanet, J. P. (2018, October). Ontological requirement specification for smart irrigation systems : a SOSA/SSN and SAREF comparison. In 9th International Semantic Sensor Networks Workshop (SSN 2018).

Modéliser la viabilité et la résilience de la qualité de l’eau à partir de données issues de réseau de capteurs (doctorant : Auguste CAEN)

Production scientifique

Projet du Cloud Environnemental CEBA (wiki)

Projet CAP20-25

Ce projet n’aurait pas pu être possible sans le soutien de :