identifier: Kraiem, Mohamed Hassen  (2019). Modélisation par macroéléments de bâtiments en maçonnerie non-armée pour analyse de fragilité.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: maçonnerie pierre brique séisme fragilité vulnérabilité

abstract:
Les bâtiments en maçonnerie non-armée (MNA) sont considérés comme très vulnérables aux sollicitations sismiques vu qu’ils ont été construits avant l’établissement des codes parasismiques. Des nombreuses structures dans l’Est de Canada sont construites en MNA de pierre ou brique. Malheureusement, le manque de données sur les propriétés mécaniques de ce type de structure rend leur évaluation sismique non fiable. Cette recherche se concentre sur le développement d’un processus permettant d’évaluer la vulnérabilité sismique des bâtiments en MNA. Elle consiste à évaluer la résistance latérale de ces bâtiments et à développer les courbes de fragilité pour l’estimation des pertes économiques.

À partir d’inventaires caractérisant les bâtiments en MNA du Vieux-Québec et de Montréal, deux prototypes de bâtiments en maçonnerie non-armée, un en pierre pour Québec et l’autre en brique pour Montréal, sont sélectionnés afin d’évaluer leur vulnérabilité sismique. Les prototypes sont modélisés en 3D par l’approche des macroéléments qui considère la structure comme un assemblage d’éléments de murs (piliers, linteaux, etc..) dont le comportement en plan est défini par le balancement, le cisaillement et la traction diagonale. La modélisation et l’analyse statique non-linéaire des prototypes sont réalisées à l’aide du logiciel 3Muri©, lequel permet de déterminer le modèle de capacité du bâtiment, i.e. : sa résistance latérale en fonction du déplacement. Les propriétés mécaniques des matériaux utilisées dans la modélisation sur 3Muri© sont les résultats des essais en laboratoire dans des projets antérieurs. La réponse des bâtiments obtenue par l’approche de macro-éléments est ensuite comparée aux résultats donnés par les équations de prédiction de la résistance latérale et les déplacements caractéristiques. Une analyse paramétrique est ensuite réalisée pour obtenir à la fin un modèle de capacité médiane qui prend en considération la variabilité des propriétés géométriques et mécaniques des prototypes.

Un processus est développé afin de générer les courbes de fragilité de distribution log-normal. Ce processus considère la variabilité du modèle de capacité ainsi que les résultats de la modélisation pour définir les degrés de dommages en termes de déplacement. Une étude comparative est réalisée entre différentes approches de fragilité : européenne « Euler », américaine « Hazus » et « Québec ou Montréal » avec les paramètres développés dans cette étude. Les résultats montrent que Hazus sous-estime les dommages par rapport aux résultats de ce travail de recherche et Euler est le plus conservateur en estimant plus de dommage. Pour un bâtiment en MNA de brique à Montréal, l’effet du type de toiture, à mansarde ou à fausse mansarde, et la localisation isolée ou bâtiments en rangée sont aussi considérés.


identifier: Shorten, Lucas  (2019). Comparaison de modèles semi-supervisés pour la reconnaissance d'images histologiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject:
apprentissage semi-supervisé
diagnostic assisté par ordinateur
images histologiques
apprentissage profond

abstract: L’étude d’images histologiques est une tâche particulièrement importante pour le diagnostic du cancer du sein. Cette tâche complexe et fastidieuse pourrait être assistée par l’utilisation de réseaux d’apprentissage profond. En effet, ces réseaux profonds forment l’état de l’art dans la reconnaissance visuelle, notamment sur les bases d’images histologiques. Cependant, ce type de modèle nécessite une grande quantité d’images annotées, qui ne sont pas toujours accessibles en histologie. Ces travaux se sont attachés à évaluer l’impact de l’utilisation de données sans annotations sur les performances des modèles compétitifs actuels. Ce projet vise à étudier le comportement des techniques semi-supervisées Ladder Network, Virtual Adversarial Training, Mean Teacher et Deep Co-training aux variations des données annotées et non annotées. Ces techniques ont été évaluées sur la base BACH et la base TUPAC, composées d’images histologiques pour lutter contre le cancer du sein. Les résultats obtenus montrent que l’apport des données non annotées est particulièrement intéressant lorsque l’on possède une faible quantité de données annotées. De plus, l’ordre de performances des différentes approches dépend de la base de données utilisée. Puis, différentes configurations avec l’approche Deep Co-training ont été étudiées, cette approche étant l’une des techniques les plus compétitives dans ce domaine. Les essais ont montré que l’ajout de modèles supplémentaires permet d’obtenir de meilleures performances bien qu’il faille faire attention aux problèmes de corruption. Augmenter la diversité des modèles permet, jusqu’à une certaine limite, d’améliorer les performances obtenues. Enfin, des données supplémentaires générées par l’approche BadGan ont été utilisées. Cette dernière approche permet d’ajouter une fonction de coût supplémentaire qui se trouve être bénéfique, dans le cas étudié, au prix de l’augmentation de la complexité.


identifier: Hawedi, Mohamed  (2019). Event-driven multi-tenant intrusion detection system.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
multi-locataire
exigences des locataires
système de détection d’intrusion (IDS)
optimisation de l’IDS
orienté événement
génération de règles ou de signatures
IDS d’anomalie
IDS en temps réel

abstract: Due to the creative services offered on-demand with cost-efficiency and reliability, cloud computing has been used by multi-tenant providers. The tenants share cloud resources, for instance, the IaaS, PaaS, and SaaS. Although these services are easily provided to tenants on-demand with minor infrastructural investment, they are significantly exposed to intrusion attempts because the services are offered under the administration of diverse supervision over the internet. Thus, there is a need to have a security mechanism that is able to protect multi-tenant clouds. With this context, a cloud provider has to provide security mechanisms capable of protecting the tenant’s resources. However, with all existing security approaches, tenants’ requirements have been largely neglected. From these premises, in this thesis, we propose a novel security mechanism named Multi-tenant Intrusion detection System that targets primarily the IaaS cloud. The proposed solution involves: (1) providing an optimized IDS system that first enables tenants to select the security services that meet their needs and second, that automatically adapts to the changes (activating/deactivating the security services) that occur in the tenants’ environments. (2) providing an anomaly-intrusion detection system that is capable of detecting intrusive attacks and ensuring the extraction of valuable information from the monitored network that is used to automatically generate new customized signatures. (3) providing an event-driven real-time anomaly IDS that is able to overcome the limitation of the traditional IDS by enabling continuous update to the anomaly IDS to detect new threats. It enables tenants who have same interests to share new generated anomaly IDS classifiers, which they use to detect new threats.


identifier: Vu, Ngoc-Hung  (2019). Études du comportement des pièces non rigides en matériaux composites renforcés de fibres à l'assemblage.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
caractérisation mécanique
modèle de matériau anisotrope
composites renforcés de fibres
processus d'assemblage
méthode des éléments finis
élément de coque à déformation finie
modélisation inverse
optimisation
algorithme génétique

abstract: Dans les industrie aérospatiale et automobile, le contrôle de la qualité des pièces fabriquées représente toujours une exigence cruciale. Il est impossible d'être assuré de la fonctionnalité et de la qualité des produits sans tenir compte de cet aspect. À l'état libre, les pièces non rigides fabriquées telles que les produits aéronautiques présentent des écarts par rapport à leur forme nominale (CAO) en raison de la gravité et l’effet des contraintes résiduelles, ce qui les rend éventuellement non qualifiées pour l'assemblage. Par conséquent, avant l'assemblage, l'inspection géométrique doit être mise en oeuvre. Dans l'industrie, des gabarits de conformation, dédiés pour l'inspection, sont généralement utilisés pour compenser les changements de forme des pièces non rigides. L'installation de gabarits de conformité est généralement coûteuse et prend du temps. De toute évidence, une méthode d’inspection virtuelle qui élimine le besoin des gabarits spécialisés pourrait résoudre ce problème. Cependant, le développement d'une méthode d'inspection virtuelle pour les pièces composites non rigides est une tâche difficile en raison du comportement non linéaire anisotrope complexe du matériau. Notre premier objectif dans cette thèse est d'étudier le comportement de pièces non rigides en matériaux renforcés de fibres à l'assemblage. Cet objectif est atteint en développant une méthode permettant de caractériser le comportement de pièces composites non rigides s’appliquant au processus d’assemblage. Pour ce faire, le développement de modèles de matériaux appropriés capables de capturer la grande déformation anisotrope de pièces composites non rigides est tout d'abord mis en oeuvre. Une méthode de caractérisation permettant d’identifier les paramètres matériels de ces modèles est ensuite proposée. Le deuxième objectif de cette thèse est de développer une méthode d'optimisation associée à l'analyse par éléments finis (FEA) afin de trouver les charges optimales appliquées pour assurer la conformité de pièces non rigides en matériau composite au cours du processus d'assemblage. Le comportement des pièces composites non rigides obtenues à partir des travaux de caractérisation est utilisé pour simuler la déformation d'une pièce composite dans le schéma des forces d'assemblage. Dans cette thèse, une modélisation par la méthode des éléments finis a été utilisée avec Abaqus/Standard.


identifier: Toledano Escalona, Alvaro  (2019). Improvement of subsonic wall corrections in an industrial wind tunnel.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
soufflerie
interférence parois
corrections parois
demi-maquette
essais au sol
écoulement subsonique
mécanique des fluides numérique

abstract:
The National Research Council 5ft Trisonic Wind Tunnel enables testing of half-span models at a high Reynolds number cost effectively, however there is the possibility of experiencing relatively larger wall-interference effects compared to full span tests. Subsonic wall-interference effects due to the partially open boundaries at the NRC 5ft wind tunnel are corrected by the “one-variable” method, resulting in corrections in Mach number and angle of attack for the measured quantities. This dissertation introduces the need for adequately correcting for wall interference in subsonic half-model wind-tunnel testing in both pre-stall and post-stall conditions. The one-variable method is described and several aspects that require validation and improvement in this method are pointed out based on specific experimental and numerical results obtained for different test articles.

An initial assessment of the influence of the different possible tunnel configurations and computational parameters is defined based on experimental data from a test performed on a scaled model of the Bombardier Global 6000 business jet. This initial study unveils some of the weaknesses of the one-variable method. While this method provides accurate wall corrections during tests in pre-stall conditions; it is unable to generate reliable corrections in stall. Partially, this is due to the development of flow separation on a model tested at subsonic flow conditions reaching stall, not currently accounted for by the potential theory model representation used by the wall-correction methodology at the NRC 5ft TWT. Possible improvements to this singularity representation, paramount to the one-variable method, are then investigated. This revision of the model representation is based on high fidelity free-air CFD solutions for the NASA Common Research Model, validated by experimental data sets obtained from a semispan version of the CRM tested at the NRC 5ft Trisonic Wind Tunnel. The improved potential representation is tested on solid-wall experimental wind-tunnel data to present more reliable behavior of the wall-interference correction estimates when substantial wing stalling is encountered.


identifier: Slimani, Moulay Ahmed  (2019). Cellules solaires pérovskites imprimées et optimisation des couches pérovskites pour les cellules tandems.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
photovoltaïque
pérovskite
simulation
longueur de diffusion
mobilités des porteurs de charge
optimisation des couches
Cellule solaire tandem

abstract: Étant donné le contexte énergétique et environnemental actuel, les recherches dans le domaine photovoltaïque ne cessent de croître. Les cellules photovoltaïques (PV) en silicium dominent le marché mondial. Une des raisons qui limitent l’efficacité des cellules solaire à base de silicium, sont les pertes dues à la thermalisation, les cellules multijonctions représentent une solution pour corriger ces pertes, mais ils sont chers à fabriquer. C’est pourquoi la technique d’impression se distingue par rapport aux autres techniques conventionnelles comme étant une technique de basse température à faible coût, réalisable sur des dispositifs souples et avec une matière première illimitée. L’objectif de ce mémoire est de réaliser en premier lieu une cellule pérovskite par la technique d’impression Slot Die puis l’optimiser pour concevoir une cellule tandem à 4 bornes (4T) silicium/pérovskite. Une étude de simulation a été réalisée par le logiciel SETFOS (Semiconducting Emisive Thin Film Optics Simulation) en vue de comprendre et optimiser l’effet des différents paramètres, influent l’efficacité de la cellule pérovskite telle l’épaisseur, mobilité des porteurs de charges et les bandes d’énergies. Ensuite, une caractérisation de l’absorption des couches par Lambda 750 UV/Vis/NIR et aussi une analyse de diffractions des rayons X (XRD) ont été utilisées pour optimiser la température et le temps de recuit de la pérovskite. La dernière partie de ce travail été consacrée à l’étude de l’effet des différentes couches de la cellule pérovskite sur l’absorption de la cellule de silicium monocristallin, cette étude expérimentale a permis d’optimiser les couches de la cellule pérovskite et d’évaluer la faisabilité de la cellule tandem silicium/pérovskite.


identifier: Megherbi, Riad  (2019). Études paramétriques de la formation des traînées de condensation.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
traînée de condensation
simulation numérique
adaptation de maillage
avion réaliste

abstract:
Après un bref aperçu du contexte dans lequel s’inscrit le projet de recherche, ce mémoire met en évidence les notions scientifiques nécessaires à la compréhension des phénomènes permettant de réaliser des calculs CFD pour simuler la formation des traînées de condensation. Ainsi, un état de l’art centré sur les modélisations des traînées de condensation présente les problématiques à aborder. Ces problématiques prennent en compte, la dynamique pilotant la dispersion des effluents dans le sillage de l'avion, les réactions chimiques ayant lieu dans le panache formé par les émissions de l’aéronef et enfin les processus microphysiques responsables de la formation des cristaux de glace constituant la traînée de condensation.

D’un point de vue méthodologie, le travail effectué s'appuie sur une méthode itérative d’adaptation de maillage permettant d’obtenir un raffinement optimal. L'objectif étant de résoudre les phénomènes physiques avec précision, d'une part et de réduire le coût de calcul, d'autre part.

Les résultats présentés dans ce mémoire sont issus de trois études paramétriques : deux d’entre elles faisant varier un paramètre géométrique sur le modèle d’avion étudié, et une autre faisant varier les conditions atmosphériques. Ces résultats permettent de mettre en avant des comportements et des tendances dans la formation des traînées de condensation.


identifier: Mohellebi, Hakim  (2019). Développement d'un dispositif de refroidissement corporel à base de modules thermoélectriques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modules thermoélectriques
veste de refroidissement
environnement chaud et humide
transfert de chaleur
confort thermique

abstract:
Dans plusieurs types d’industries (construction, métallurgie, extractions minérales, etc.), les travailleurs doivent faire face à des températures qui excèdent 30 °C et des niveaux d’humidité relative supérieurs à 75 %. Ces conditions induisent des contraintes thermiques importantes qui représentent un frein à la productivité, un danger pour la santé des travailleurs, mais aussi un impact sur leur sécurité pouvant conduire à des accidents du travail. Afin de l’atténuer et créer des conditions de travail plus confortables et sécuritaires, un équipement de refroidissement portable, à base de modules thermoélectriques (TE), a été développé. L’utilisation de modules TE est basée sur le fait qu’ils sont compacts, fiables, réversibles et ne possèdent pas de pièces mobiles.

Le dispositif de refroidissement (DR) est conçu de façon à minimiser les résistances thermiques et le poids, maximiser la puissance de refroidissement sans nuire à la liberté de mouvement et au confort ergonomique. Le dispositif comporte un échangeur de chaleur et un dissipateur, entre lesquels sont placés des modules thermoélectriques et un aérogel.

Deux DR munis de gels paramédicaux, identiques, reliés par des sangles, composent l’équipement de refroidissement thermoélectrique (TCG). La capacité de refroidissement totale du TCG pour des conditions de température ambiante de 32 °C et des humidités relatives comprises entre 38 % et 85 % vaut en moyenne 81 W. Ces valeurs correspondent à plus de 30 % des dépenses métaboliques d’un mineur dans les conditions jugées extrêmes rencontrées dans les mines profondes. L’alimentation électrique du TCG est assurée par deux batteries de tension 6 V et de capacité 5 Ah, assurant ainsi une autonomie d’environ 1 h.

Le TCG présente une masse totale de 3,6 kg et a fait l’objet de tests préliminaires d’ergonomie et d’efficacité en prévision d’une validation en conditions réelles. De plus, une analyse de risque exhaustive a été effectuée et a conduit à des mesures de mitigation pour rendre le TCG plus sécuritaire. D’autres propositions d’améliorations ont été formulées afin d’aboutir à une veste intelligente, en la connectant à une veste biométrique et en l’intégrant dans un équipement de protection individuelle.


identifier: Sow, Abdoulaye  (2019). Design of photovoltaic energy systems for isolated communities.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
décentralisé
photovoltaïque
dimensionnement
optimisation
algorithme génétique

abstract:
Access to energy has always played a significant role in economic, social, and human development. However, nowadays 1.3 billion people still do not have access to electricity. The majority of these communities live in rural areas of underdeveloped countries. To face this issue, decentralized PV systems are suitable solutions for household electrification and water pumping. In addition, with the recent drop of PV panel’s and batteries cost, more sophisticated systems that integrate power management control strategies appear.

To support this implementation, different tools and programs helping a precise and optimal sizing of this system were made available. PV SOL, PV SYST, HOMER or iHOGA can be cited as example of prediction programs. Nonetheless, in spite of the level of sophistication of these different programs, a free access program allowing an accurate, precise and optimal design of PV-battery systems is still needed.

This thesis presents a program that uses genetic algorithm for the optimal sizing of PV-battery systems. The program was developed in Python. It simulates the behaviour of PV-battery systems installed in any location where meteorological data is available. The optimal number and the type of PV modules, batteries and inverters are provided as a result. In addition, an evolutive, adaptable, alterable data bank of the different components of the system is readily available.

In this thesis, a house, a school, floors lamps and a health care center for the remote community of ELDORET in Kenya are analysed as a case study. The optimal PV-Battery systems designed by the program were compared to the result of a classical sizing method and other software like iHOGA and HOMER. The validation process revealed a maximum gap of 12% between the program and iHOGA. A gap that can be attributed to a modelling difference.

The results were found to be in fair agreement with other predictions and therefore it is believe that the novel, free and adaptable program meets the need of remote communities when it comes to design optimal PV solar systems.


identifier: Blasco López, Mónica del Carmen  (2019). Contextual information quality assessment methodology in data processing using the manufacturing of information approach.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: qualité du donné

subject: qualité de l’information

subject: classification de données

subject: manufacture de l’information

subject: représentation de données

subject: évaluation de la qualité de l’information

subject: traitement des données

abstract: Studies have shown that data-quality (DQ) and information-quality (IQ) assessment are essential activities in organizations that want to improve the efficiency of communication and information systems. So far, research on the evaluation of DQ and IQ has focused on approaches, models or classification of attributes. However, context-specific DQ and IQ assessment methodologies are difficult to find in the literature. While assessment methodologies do exist for office document processing in general, there are none for forms. The focus of this thesis is the need for a context-specific tool with which to assess the DQ input and the IQ output in communication and information systems. The channel analysed for this purpose is the form. This thesis proposes a novel methodology based on: 1) an adaptation of the “manufacturing of information” approach, which adopts the communication-system point of view; 2) an existing DQ classification system that classifies attributes as intrinsic, contextual, representational or accessible; and 3) a new conceptual model which provides the guidelines for assessment of forms. This evaluation only takes into consideration established contextual attributes, such as completeness, appropriate amount of data (here called “sufficiency”), relevance (which emphasises content), timeliness (which emphasises process) and actual value. To present the applicability of the contextual-information quality assessment (CIQA) methodology, two representative forms were used as case studies. The main results suggest that a novel data representation allows data to be classified by type (indispensable or verification) and composition (simple or composite). In one of the two case studies, the data quantity was reduced by 50%, resulting in a 15% improvement of IQ and a more efficient document processing system. The streamlining and new structure of the form led not only to a reduction in data quantity but also to increased information quality. This suggests that data quantity is not directly correlated to IQ, as IQ may increase in the absence of a corresponding increase in data quantity. In addition, the design of the forms requires particular attention to content, not simply aesthetics. Furthermore, in data processing, there could be great benefits in combining IQ assessment and computerization processes, in order to avoid problems such as data overload; of course, data security would need to be considered as well.


identifier: Jbira, Ibtissem  (2019). Contributions au développement d'algorithmes robustes pour l'identification des défauts géométriques de forme à partir d'un nuage de points.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
CAO
défaut de forme
erreur algorithmique
modélisation réaliste
tolérance
inspection

abstract:
L’amélioration des analyses issues de l’exploitation de la maquette numérique nécessite le recours à des modèles réalistes qui reflètent les variations induites par les procédés de fabrication. Une modélisation des composants réalistes doit donc tenir compte de ces variations. Plus spécifiquement, nous visons dans le cadre du présent projet, la modélisation des tolérances géométriques de forme, la simulation d’assemblages des pièces avec des défauts de forme et l’évolution de l’effet de l’erreur algorithmique sur l’estimation de la dimension des surfaces ayant des défauts de forme. Les modèles développés présentent un outil d’analyse pour assister l’ingénierie des méthodes lors de la création des gammes de fabrication et d’inspection.

Le premier jalon consiste à modéliser les défauts de forme pour diverses géométries primitives en considérant une rigidité infinie, À cette étape, nous développons des algorithmes qui permettent de générer automatiquement des assemblages réalistes. Cette modélisation réaliste permet une analyse de tolérance en prenant compte de l’évolution des contacts entre les composants au cours du fonctionnement du produit. Cette approche a fourni un résultat d'assemblage plus proche de l'assemblage réel du système mécanique. Comme deuxième jalon, une étude sur l’influence de défauts de forme sur l’identification des requis dimensionnels et géométriques simulées à partir d’un nuage de points mesurés. Plus précisément, nous examinons l’usage des nouveaux modificateurs de spécifications des tolérances de taille, telle que définies dans ISO 14405-1:2016, et nous étudions comment les stratégies de mesure des systèmes et les algorithmes influent l'évaluation de ces nouvelles spécifications. Aussi, les systèmes d’inspection assistée par ordinateur sont bien utilisés par les manufacturiers pour vérifier la conformité des pièces qu’ils produisent. Or, les résultats de ces inspections peuvent varier en fonction du logiciel et des paramètres utilisés. C’est ce que les chercheurs appellent « l’erreur algorithmique ». Nous réalisons une étude pour examiner la reproductibilité des logiciels d’inspection assistée par ordinateur dans le cas de l’évaluation des défauts de forme. Finalement, une nouvelle approche est proposée pour l’estimation de la taille des éléments géométriques affectés par une erreur de forme en utilisant l’analyse robuste en composantes principales et la boite englobante orientée. Cette nouvelle approche a été validée par une simulation numérique et sur des études réelles.


identifier: Rohoden Jaramillo, Katty Alexandra  (2019). Game theoretical models for clustering and resource sharing in macro-femtocells networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
techniques de regroupement
réseaux femtocell denses
la théorie des jeux
optimisation des essaims de particules
remplissage d’eau pondéré

abstract:
One of the main challenges of cellular network operators is to keep a good network quality for their users. In most cases, network quality decreases in indoor environments causing users to switch from one operator to another. A promising solution to cope with this issue is the deployment of femtocells that are used mainly at homes to enhance the mobile network coverage. In fact, higher penetration of broadband and mobile phones with high requirements of new applications such as video conferencing and internet games are promoting femtocell market. However, the deployment of femtocells in existing macrocell networks is a very challenging task due to the high complexity of the resource allocation. In this thesis, we focus on proposing several solutions to address the resource allocation problem in macro-femtocell networks with dense deployment of femtocells based on clustering techniques.

Clustering techniques are used to reduce the resource allocation complexity of dense-femtocell networks since the resources are allocated locally within each cluster. Furthermore, a cluster head is responsible for the allocation of resources to femtocells within the cluster which avoids the co-tier interference. The clustering techniques have been widely used for distributed resource allocation in heterogeneous networks through the use of game theory models. In this work, three distributed resource allocation algorithms based on cooperative and evolutionary games are proposed.

In the first part, we discuss the resource allocation problem for the non-dense deployment of femtocells. Toward this goal, a coalitional game is used to incentive femtocells in the formation of clusters. The approach decomposes in: (i) a base station selection algorithm for public users, (ii) a clustering algorithm based on cooperative game theory and (iii) a resource allocation within each cluster based on the PSO technique. Besides, an interference control mechanism enabled femtocells to leave its current cluster when the interference levels are higher than an interference threshold.

In the second part, we focus on a fair allocation of resources for macro-femtocell networks. We develop a clustering algorithm based on a cooperative game for non-dense femtocell network. The Shapley value is applied to find the marginal contribution of every femtocell to all the possible groups of femtocells, thus, finding the fair amount of resources to be allocated to each femtocell within a cluster. This solution is only applied for non-dense femtocell deployment due to that the complexity of calculating the Shapley value increases significantly with a large number of femtocells. Stability criteria based on the ε-concept of game theory is utilized to find the set of stable clusters.

Finally, the analysis of the resource allocation for dense-femtocell deployment is addressed through an evolutionary game theory (EGT) model. It is assumed that EGT requires bounded rationality from players, this reduces the complexity and allows the dense deployment of femtocells. In addition, we demonstrate that the set of clusters formed with EGT are stable by means of the replicator dynamics. The proposed model also includes system analysis for users with low mobility such as pedestrians and cyclists.


identifier: Mifdal, Rachid  (2019). Application des techniques d'apprentissage automatique pour la prédiction de la tendance des titres financiers.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: intelligence artificielle

subject: apprentissage automatique

subject: négociation algorithmique

subject: séries temporelles financières

subject: analyse prédictive

subject: indicateurs boursiers techniques

subject: analyse des sentiments des marchés financiers

abstract:
Ce mémoire examine l'utilisation des algorithmes et des techniques d'apprentissage automatique pour la prédiction de la direction des cours des actifs financiers à très court terme (par exemple, de quelques minutes à quelques heures). L’objectif à la fin est de concevoir un système décisionnel autonome capable d’automatiser la négociation des titres financiers en générant une prédiction de la tendance future du prix, en se basant sur les flux de données des transactions antérieures.

Nous avons étudié comment la distribution des mouvements boursiers peut être asymétrique. Ce biais dans les données ajoute plus de complexité à la tâche de prédiction. On a proposé trois méthodes pour faire face à ce problème. Entre autres, le rééchantillonnage des données, la modification des seuils des probabilités qui servent à générer la classification et l’utilisation des coûts pour pénaliser les mauvaises classifications de la classe majoritaire.

On a aussi constaté l’existence de dépendances temporelles dans les séries des prix des titres boursiers utilisés. Cette composante devra être considérée lors de la génération de nos ensembles d’entrainement et d’évaluation. En effet, l’exactitude de l’inférence faite à partir des données d’entrainement sur de nouvelles données, dépendra de la similarité des propriétés statistiques des deux ensembles de données.

Nous avons aussi illustré que le choix des variables à utiliser, les indicateurs techniques pour ce projet, est une tâche qui nécessite beaucoup de rigueur. Comme nous l’avons démontré, il existe de fortes corrélations entre les indicateurs techniques qui sont dérivés des mêmes séries de données. C’est pourquoi, il faut être prudent dans le choix de ces indicateurs. Utiliser des indicateurs qui reflètent la même information, risque d’introduire beaucoup de bruit dans nos modèles et affecter leurs performances. Nous avons expliqué comment on peut faire face à ce problème et comment on peut réduire la dimensionnalité de nos données ainsi que l’interaction entre les variables explicatives.

L’existence des dérives conceptuelles dans les séries temporelles financières est un phénomène courant. En comparant des données sur des fenêtres temporelles différentes, on peut observer comment la distribution de la variable cible change. Une solution que nous proposons dans ce projet consiste à utiliser une technique d’évaluation dynamique, où chaque nouvelle instance sera prédite à partir d’un historique de données qui est dynamique. À chaque fois, la valeur collectée la plus récente est comparée à notre prédiction et intégrée dans nos données d’entrainement.

À la fin de ce projet nous avons illustré qu’il est possible de prédire les mouvements des titres boursiers en utilisant les techniques d’apprentissage automatique. La performance de nos prédictions était significativement plus élevée que si on suppose que le mouvement boursier suit une marche aléatoire. Nous avons aussi montré qu’il est possible d’implémenter des stratégies de négociation gagnantes basées sur l’apprentissage automatique et qui génèrent beaucoup plus de profits, que si on opte pour une gestion passive.


identifier: Ghoudi, Mahjoub  (2019). Conception et fabrication d'un prototype de nez électronique basé sur un système d'apprentissage et de reconnaissance évolutif des composants organiques volatiles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: odeur

subject: nez électronique

subject: ensemble de capteurs de gaz

subject: apprentissage actif

abstract:
Plusieurs actions sont faites par l’être humain sur la base de la perception d’odeur comme sortir les ordures, changer les couches de bébé, prendre de mesures de la sécurité en cas de fuite de gaz, etc. Mais, le sens d’odorat de l’homme est limité, car il y a des gaz qui sont très toxiques et l’être humain ne peut pas les détecter par le nez comme le monoxyde de carbone. Ainsi, le sens d’odeur est utilisé dans plusieurs applications industrielles dans la production (industries des parfums) ou bien dans la sécurité (industrie de pétrole et du gaz), des applications médicales (détection de bactéries) et des applications de sécurité nationale (détection de cannabis).

Depuis plusieurs décennies, la communauté des capteurs essaie de reproduire artificiellement la capacité de l’odorat. La première apparition de nez électroniques ou nez artificiel a été dans les années 1980. Cet appareil est un ensemble de capteurs de gaz et de techniques d’apprentissage et de reconnaissance utilisés pour distinguer de nombreuses odeurs.

Plusieurs travaux ont été publiés sur l’utilisation du nez électronique dans des applications spécifiques. Cependant, il n’y a pas un grand nombre des travaux sur les nez artificiels qui peuvent être utilisés dans plusieurs applications.

Ce projet a comme objectif la conception et la fabrication d’un nez électronique qui peut être utilisé dans plusieurs applications selon les besoins d’utilisateur. Une conception et une fabrication de la partie matérielle ont été faites à partir de zéro. Elle contient le système d’échantillonnage qui facilite la réaction des gaz avec les capteurs et la carte électronique qui traduit ces réactions en valeurs compréhensibles par la partie logicielle. Une conception, dans l’ensemble, optimale pour toutes les applications a été fabriquée à la fin de cette partie. Pour la partie logicielle, un processus d’apprentissage et de reconnaissance a été proposé en utilisant un système d’apprentissage évolutif basé sur des règles floues (FRB). L’évolution de la partie logicielle assure une flexibilité de l’ensemble (partie matérielle et partie logicielle) aux besoins d’utilisateurs. Afin de diminuer la dépendance du système à l’égard d’utilisateurs, une méthode de supervision active a été utilisée avec le système d’apprentissage et de reconnaissance.


identifier: Proteau Gervais, Samuel  (2019). Enrobé à module élevé pour régions froides : de sa formulation à son intégration dans les méthodes de dimensionnement mécaniste empirique en considérant ses propriétés thermomécaniques et sa résistance en fatigue.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: enrobé à module élevé (EME)

subject: fatigue

subject: Alizé-LCPC

subject: AASHTOWare Pavement ME Design

abstract:
L’objectif de la recherche est de montrer la supériorité de l’enrobé à module élevé 14 mm (EME-14) par rapport aux enrobés de base standards au Québec. Cette démonstration s’appuie sur ses caractéristiques thermomécaniques et son intégration au sein de différentes méthodes de dimensionnement mécaniste empirique (ME), qui tiennent justement compte de ces caractéristiques thermomécaniques.

Le volet 1 concerne la formulation, la validation et la caractérisation mécanique de l’EME-14. Tel qu’attendu, l’EME-14 formulé présente d’excellentes performances : résistance à l’orniérage élevée, rigidité élevée (E*) et haute résistance à la fatigue. Cette rigidité et résistance à la fatigue sont des éléments clés qu’intègrent les différentes méthodes de dimensionnement ME. Au volet 2, l’influence du type de signal de sollicitation (sine vs haversine) et de la fréquence sur la résistance à la fatigue de l’EME-14 sont étudiées puisque chacun des logiciels de dimensionnement ME fait référence à un essai de fatigue particulier. Le type de signal n’influence pas la durée de vie en fatigue lorsque l’amplitude de déformation est bien définie. La diminution de la fréquence augmente la durée de vie en fatigue. Le volet 3 permet d’établir des correspondances entre le logiciel de dimensionnement ME français, Alizé-LCPC, et américain, AASHTOWare Pavement ME Design. L’application de ces correspondances permet de produire des dimensionnements similaires à quelques millimètres près. Le volet 4 illustre les réductions d’épaisseur que l’EME-14 permet comparativement à un enrobé plus standard selon l’application respective des méthodes de dimensionnement ME française et américaine. Les dimensionnements produits demeurent dans le même ordre de grandeur et illustrent toujours l’énorme gain que l’EME-14 procure.

En somme, l’EME-14 serait une option viable et performante permettant d’avoir des chaussées plus durables ou plus minces comparativement aux enrobés de base standards. La preuve s’appuie sur son comportement mécanique et des méthodes de dimensionnement ME.


identifier: Trochu, Julien  (2019). Optimization models for sustainable reverse logistics network planning under uncertainty.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: chaîne d'approvisionnement durable

subject: logistique inverse

subject: conception de réseau

subject: modèles d’aide à la décision

subject: optimisation stochastique et multi-objectifs

subject: industrie de CRD

subject: gestion des déchets

subject: recyclage du bois

subject: réglementations environnementales

abstract:
Nowadays, evolving toward sustainable operations among supply chains is a critical need for the near future and the well-being of the upcoming generations. The term sustainability commonly refers to the interactions between the economic, environmental and social dimensions of development. A sustainable development usually refers to: “A development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs". Practitioners and academics all over the world are working toward this goal since the last three decades. Thus, this thesis comes to complement this effort toward achieving sustainability in supply chain operations.

My dissertation, entitled “quantitative models for sustainable reverse logistics network design under uncertainty”, focuses on the importance of developing decision-making models that include critical uncertainties inherent to the reverse logistics operations in the industry. It studies more specifically the trade-offs that are necessary to design efficient reverse logistics networks while considering various environmental aspects, thus improving our chances to take this step toward sustainability. In the three articles presented below, we will use the construction, renovation and demolition (CRD) industry as a reference to validate our models through several case studies.

The first article, titled “Reverse logistics network redesign under uncertainty for wood waste in the CRD industry” presents a detailed case study of the challenges related to the wood building material waste management in Quebec, Canada. In this paper, the main objective is to determine the location and the capacities of the sorting facilities to ensure compliance with the regulation and prevent the wood from being massively landfilled. We formulate the problem as a mixed-integer linear programming model (MILP) to minimize the total cost of the wood recycling processes collected from CRD sites. We start from the real collection centers’ locations from the Quebec CRD industry and we propose a scenario-based approach to redesign the reverse logistics network based on various realizations of the randomness targeting the uncertain parameters. The results demonstrate that efforts toward obtaining accurate information about the supply sources’ locations, the collected wood quantity and its quality would guarantee a more efficient reverse logistics network redesign. Although environmental and social considerations are not addressed in this article, it represents a first step toward sustainability by optimizing waste management operations in a sector that is among the biggest waste generators worldwide.

Thus, in the second article, titled “A two-stage stochastic optimization model for reverse logistics network design under dynamic suppliers’ locations”, we introduce a new advanced model formulation that addresses multiple scenarios at the same time in order to cope with uncertainty in the best manner over a multi-period planning horizon. The availability of each material collected from the supply sources and the recycling rates at the collection centers are the main sources of uncertainty considered in this study. This time, not only we optimize the reverse logistics network design, but we also evaluate the integration of logistics platforms called source-separation centers (SSC), that we use to perform source-separation of the materials before shipping them to the main collection centers. We perform a sensitivity analysis on the number of supply sources (i.e. waste generators) to compare low-density rural collection zones versus high-density urban areas, where the waste collection activities are often more challenging. Although the SSC improve the network performance in both rural and urban zones, the flexibility provided by these dynamic platforms reaches its best efficiency in the high-density urban areas. The results suggest significant RLND adjustments that lead to increase both the average expected profit and the amount of materials recycled through the reverse logistics channel.

Finally, in the third article, titled “A carbon-constrained stochastic model for eco-efficient reverse logistics network design under environmental regulations in the CRD Industry”, we adapt the stochastic model of the previous article to include environmental considerations by adding a second objective function. In this research, we evaluate the optimal eco-efficient reverse logistics network design for the wood waste recycling from the CRD industry under both landfilling restrictions and emission control by a cap-and-trade system, such as the one effective in Quebec these days. In this paper, we emphasize the importance of the source separation strategy to address the challenge caused by the unpredictable quality of the wood collected and its impact on the efficiency of the recycling processes. Indeed, by accounting the emissions released by the various recycling processes, it turns out that the landfilling option may be the best option depending on the quality level of the collected waste. Finally, in this paper we establish the relation between the quality level uncertainty of the collected materials and the difficulty to comply with governmental recycling targets.

Overall, the scenario-based approach in the first article allows establishing the problematic of multiple uncertainties for designing an optimal reverse logistics network that performs under each scenario. Based on this finding, in the second article we develop a two-stage stochastic model in order to find the best expected RLND to cope with a large number of possible scenarios in a multi-period planning horizon. Lastly, in the third article we adapt this model to fit with the reality of the CRD industry for the wood waste recycling case study. Such adaptations imply emissions accounting from the wood recycling processes and complying with the legal framework regarding the recycling targets.


identifier: Thieulin, Valentin  (2019). Investigation des performances in situ de la numérisation d'une tuyauterie industrielle par photogrammétrie et lumière structurée.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
photogrammétrie
scanneur 3D à lumière structurée
tuyauterie industrielle
rétroingénierie
numérisation 3D
nuage de points

abstract:
L’installation de tuyauterie industrielle est une activité courante dans les chantiers de construction ou lors des opérations de réfection d’installations existantes. Actuellement dans cette industrie, les prises de mesures préalables à l’installation ou la modification d’une tuyauterie industrielle sont effectuées manuellement par un opérateur. Ces prises de mesures manuelles sont chronophages et peuvent être source d’erreurs. De plus, les outils conventionnels qui sont utilisés (ruban à mesurer, craies, pieds à coulisse, fil à plomb, etc.) ne sont pas adaptés pour un relevé dimensionnel précis. En outre, les conditions ne sont que rarement optimales, la luminosité est variable, les usines sont encombrées et la hauteur sous plafond peut être importante. Tous ces facteurs peuvent se conjuguer et amener à une carence de productivité.

Avec le développement technologique des instruments de mesure optique (sans contact), il est envisageable de remplacer ce processus manuel par un processus de numérisation tridimensionnelle. Il serait alors possible d’exploiter ce relevé numérique pour extraire les dimensions et les caractéristiques d’intérêt pour les opérations. Cependant, la réflectivité relativement élevée des tuyaux utilisés généralement dans les tuyauteries industrielles (par exemple : acier inoxydable, cuivre, aluminium, etc.) ou les conditions ambiantes peuvent poser un problème à certains systèmes de captation 3D.

Pour pallier ces problèmes, une idée a été avancée pour combiner plusieurs systèmes et techniques de numérisation 3D dans le but de pouvoir bénéficier des avantages de chacun, tout en réduisant les lacunes respectives. Dans le cadre du présent projet, on proposera la combinaison d’un système de photogrammétrie avec un scanneur 3D à lumière structurée.

La photogrammétrie permet une captation globale de l’intérieur de l’usine. On obtient donc un relevé de tous les objets dans la pièce qu’il faut prendre en compte pour la future tuyauterie que l’on souhaite mettre en place. Pour cette étape, une grande précision n’est pas forcément nécessaire puisque l’on souhaite avoir une idée de l’encombrement pour éviter une collision dans le chemin de la future tuyauterie, les détails les plus fins ne sont donc pas indispensables.

La numérisation 3D grâce à un scanneur 3D à lumière structurée quant à elle sert dans les endroits où l’on a besoin d’une plus grande précision pour pouvoir effectuer un travail de rétroingénierie. On l’utilise sur les zones où l’on va travailler dans l’immédiat. On utilise ensuite un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour effectuer un traitement de rétroingénierie sur ce nuage de points. Sur le maillage ainsi obtenu, on reconnaît les formes simples telles que les cylindres et les plans pour ensuite travailler avec un module du logiciel spécialisé pour la conception de tuyauterie industrielle.

Enfin, on superpose le nuage de points obtenu par photogrammétrie et le maillage obtenu grâce au scanneur 3D à lumière structurée. Cette superposition peut s’effectuer à l’aide de repères communs aux deux numérisations 3D. Dès lors, on peut concevoir une nouvelle tuyauterie ou modifier l’existante, éditer des plans industriels des tuyaux avec les cotes indiquées pour ensuite les découper de façon précise pour pouvoir les installer rapidement sur place dans l’usine. Combiner les systèmes permet donc de numériser un grand volume, tout en réussissant à numériser des surfaces réflectives, et cela pour un coût moindre qu’un système de numérisation gros volume.


identifier: Gagnon, Iannick  (2019). Analyse comparative d'algorithmes intelligents en reconnaissance de motifs sur cartes de contrôle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: intelligence artificielle

subject: apprentissage machine

subject: classification de séries temporelles

abstract:
Le contrôle statistique des procédés est un moyen pour les entreprises d’augmenter leurs profits en réduisant les défauts de fabrication. L’outil de base du contrôle statistique des procédés est la carte de contrôle. Elle permet de déterminer si un procédé est en contrôle ou non et si des actions correctives doivent être prises. Elle permet aussi de détecter la présence de motifs non naturels. Chaque motif non naturel possède une ou plusieurs causes assignables. En l’absence de rétroaction, les causes assignables peuvent mener à une augmentation du nombre de pièces défectueuses.

La lecture des cartes de contrôle doit être faite par des experts, car les motifs sont parfois difficiles à distinguer du bruit statistique et sont parfois mélangés. Pugh (1989) introduit l’utilisation des réseaux de neurones artificiels pour automatiser la des cartes de contrôle. Dans les années qui suivent, plusieurs autres algorithmes d’apprentissage machine sont utilisés avec des résultats qui varient d’une étude à l’autre. Le problème est que le protocole expérimental, la source des données et les détails des algorithmes sont souvent manquants.

Cette recherche fait la comparaison entre les algorithmes d’apprentissage machine les plus utilisés en reconnaissance de motifs sur cartes de contrôle : les arbres décisionnels, les forêts aléatoires, les machines à vecteurs de support et les réseaux de neurones artificiels. En plus de donner des résultats accompagnés d’intervalles de confiance, cette recherche fournit un protocole expérimental clair ainsi que les données et les paramètres algorithmiques utilisés. L’adresse web d’un dépôt Git qui contient tout le code utilisé est donnée dans les appendices.


identifier: Rehouma, Haythem  (2019). Quantification de la respiration en unité de soins intensifs pédiatrique à partir de séquences d’images de vidéo.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
respiration
environnement clinique
caméra KINECT
données 3D
reconstruction de surface
extraction de mouvement

abstract:
L’enfant peut avoir des problèmes d’insuffisance respiratoire dus essentiellement à des infections des poumons. Cette insuffisance est difficile à prévoir et son analyse par le clinicien comporte des mesures quantitatives (fréquence respiratoire) et des observations qualitatives (volume inspiré et signes de tirage). Toutefois, l’observation qualitative est difficile lorsque ce volume est petit, ce qui est le cas chez le nourrisson.

C’est dans cette optique que s’inscrit notre projet de recherche qui vise à développer de nouvelles approches objectives pour évaluer l’insuffisance respiratoire, à l’aide de l’imagerie 3D. L’objectif principal est de concevoir et de développer un système informatisé d’aide à la décision clinique (SIAD-C) pour la détection de l’insuffisance respiratoire aux soins intensifs en passant par la quantification de quatre paramètres respiratoires (fréquence respiratoire, volume respiratoire, ventilation minute et balancement thoraco-abdominale [TAA]) chez les enfants gravement malades. Deux approches sont principalement proposées afin de quantifier ces paramètres principalement dans la population pédiatrique.

Les deux approches proposent deux différentes façons de calculer les paramètres de respiration. La première approche propose la reconstruction de la surface 3D pour calculer la fréquence respiratoire, volume respiratoire et ventilation minute, et ce à partir des données enregistrées par deux caméras KINECT placées aux coins du lit du patient. L’objectif d’utiliser deux caméras est de maximiser la couverture spatiale en enregistrant les données de respiration de la surface thoraco-abdominale et aussi des côtés latéraux. L’organisation de l’espace, dont la configuration des câbles et des caméras, a été optimisée afin de faciliter le déploiement du système dans les chambres de soins intensifs. Ainsi, le système s’intègre facilement au lit du patient.

La deuxième approche propose la reconstruction du mouvement 3D pour caractériser le balancement thoraco-abdominale. L’objectif est de détecter, extraire et visualiser le mouvement global des régions de la surface et de quantifier la différence entre le thorax et l’abdomen en cas de balancement thoraco-abdominale.

Une étude théorique approfondie des systèmes de suivi de respiration à l’heure actuelle est effectuée. L’étude inclut les processus d’acquisition et de traitement des données. Les performances de ces systèmes en termes de fiabilité et de validité sont discutées, en considérant les besoins et les attentes des utilisateurs, qu’ils soient experts cliniciens, patients ou grand public.

La validation de l’applicabilité du SIAD-C dans l’environnement clinique est examinée au moyen d’une série d’expériences en comparant les mesures quantitatives du SIAD-C à celles du ventilateur (étalon de référence).

Les résultats expérimentaux montrent l’efficacité de notre système dans l’environnement clinique. Ce système de mesures quantitative de la respiration est un outil de support très prometteur destiné à améliorer la surveillance de la détresse respiratoire, en particulier lorsque les ressources de soins de santé, telles que les experts en pédiatrie, sont limitées.


identifier: Bouffies, Alexis  (2019). Transformation de modèles hétérogènes dans le contexte de la certification selon DO-178C.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
transformation de machines à états
machines à états UML
Simulink Stateflow
CEFSM
DO-178

abstract:
L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est parmi les technologies prenant de l’ampleur dans l’industrie du développement de logiciels embarqués critiques. L’IDM permet de réduire les coûts et les durées de développement tout en améliorant l’étape de vérification. Dans ce mémoire nous nous intéressons aux pratiques d’utilisation de différents formalismes de modélisation (e.g., UML et Stateflow ) pour la vérification dans le cadre de la certification DO-178C pour les systèmes avioniques.

Ce mémoire propose une approche générique de transformation de formalismes de machines à états en un formalisme de machine à états finies étendues (EFSM). Cette approche à base de règles de transformation favorise la réutilisation et couvre l’ensemble des formalismes de machines à états. L’approche peut être implémentée en utilisant les différents outils et technologies de l’IDM. L’approche se base sur des directives émanant des pratiques dans le secteur avionique. Ce mémoire applique l’approche proposée à deux langages utilisés dans l’industrie : les machines à états UML et Stateflow.

Nous avons implémenté l’approche pour les deux langages dans l’outil Eclipse à travers deux plug-ins. Ces plug-ins ont ensuite été utilisés pour transformer des machines représentant des systèmes aéronautiques réels. Un étude de cas à été mis en place.


identifier: Babineau, Simon  (2019). Optimisation du déploiement et des performances d'un système de positionnement ultrasonique longue portée pour le sous-marin MASKI+.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
système de positionnement
ultrasons
LBL
ROV
trilatération
sous-marin
MASKI+

abstract:
Le présent travail a pour but d’améliorer les performances d’un système de positionnement ultrasonique longue portée lorsqu’utilisé pour positionner le sous-marin MASKI+ dans son environnement d’utilisation typique. Le système de positionnement SouthStar de Desert Star Systems sera utilisé pour les tests. Le sous-marin MASKI+ est un robot sous-marin d’inspection longue portée qui est opéré à distance. Il a été conçu à l’Institut de Recherche d’Hydro-Québec (IREQ) pour permettre l’inspection sécuritaire et efficace des installations immergées d’Hydro-Québec. Les retombées de ces inspections sont estimées à plus de 2 millions de dollars canadiens par année. Les installations immergées sont principalement des barrages hydroélectriques, des galeries d’amenées et des digues de rétention pour les réservoirs. L’environnement où est principalement utilisé le MASKI+ est donc en eau douce et à des profondeurs inférieures à 300 m.

Afin de bien comprendre le contexte d’utilisation du système, une présentation des différentes technologies de positionnement sous-marin sera faite. Un bon nombre de ces technologies sont d’ailleurs également utilisées par le sous-marin MASKI+, comme les capteurs de vitesse à effet Doppler et les systèmes de navigation inertiels. Les avantages et inconvénients de ces technologies de positionnement relatif seront présentés afin de présenter leur complémentarité en relation avec le système de positionnement ultrasonique.

Les différents types de système de positionnement, soit LBL, SBL et USBL, seront par la suite présentés, ainsi que les différents facteurs qui peuvent affecter les performances d’un système de positionnement ultrasonique. Parmi ces derniers, la vitesse du son dans l’eau, les différents effets que son évaluation et sa variation peuvent avoir sur la propagation des pulsations ultrasoniques et le positionnement des balises de référence seront présentés.

Le système SouthStar sera par la suite abordé. Ce dernier appartient à la catégorie de système de positionnement de type LBL. Ce qui le différencie d’un système LBL standard est l’utilisation d’une source de pulsation unique pour réaliser le positionnement. En effet, seule la balise à localiser émet des pulsations ultrasoniques, puisque les balises de référence ne répondent pas à la balise qu’il faut localiser. L’avantage de cette méthode de fonctionnement est d’éviter l’accumulation d’imprécision liée à la propagation des pulsations ultrasoniques pour la réponse des balises de référence.

Les balises de référence prennent leur nom du fait que leur position est connue. Afin de positionner les balises de référence de façon à maintenir une position stable, un système de déploiement a été conçu pour optimiser la performance du système de positionnement. La conception du système de déploiement a dû tenir compte des multiples contraintes associées à l’utilisation du système de positionnement dans l’environnement typique du sous-marin. Le concept choisi fut celui d’un cadre monté sur roues qui s’appuient sur les murs des installations immergées et est ancré au sommet de ces dernières.

Avant d’évaluer les performances du système dans un environnement réel, des tests en piscine ont été réalisés afin de valider le bon fonctionnement du système de positionnement. Ces tests ont également permis de faire ressortir les faiblesses du système vendu par Desert Star Systems, dont des problèmes logiciels et des limitations de modification de paramètres importants.

Pour donner suite à la validation du fonctionnement de base du système de positionnement, des tests en environnement réel ont été réalisés au Port de Montréal. Ces tests ont permis de réaliser des trajets de plus grandes étendues qu’en piscine. Une multitude de cas de figure ont été préparés spécialement pour les tests en environnement réel. Ils représentent différentes configurations de déploiement pour adresser les problématiques qu’il est possible de rencontrer lors de l’inspection de structures immergées. Les tests en environnement réel ont permis de valider l’influence de certains paramètres de déploiement comme la distance entre les murs et les balises de référence, la profondeur de ces dernières et le comportement du système lorsqu’une balise de référence rencontre des problèmes.

Les données recueillies lors des tests en environnement réel ont ensuite été traitées. L’objectif était d’optimiser la performance du positionnement avec le traitement des données brutes. Différentes méthodes ont donc été testées. Les méthodes permettant d’améliorer le plus les performances, et ce même dans des conditions d’utilisations difficiles, sont la calibration de chacune des balises de référence et l’élimination des données aberrantes basée sur la vitesse maximale.

Dans ce travail, un système de déploiement a spécialement été conçu et optimisé pour l’utilisation du système de positionnement ultrasonique dans l’environnement typique d’utilisation du sous-marin MASKI+. Les paramètres d’utilisation de ce système de déploiement ont été établis sur des tests en environnement réel. De plus, des pistes de solution pour l’optimisation des performances du positionnement ont été testées avec succès avec les données recueillies pendant les tests en environnement réel.


identifier: Qasaimeh Abdallah, Ammar  (2019). Analysis of limitations and metrology weaknesses of enterprise architecture (EA) measurement solutions & proposal of a COSMIC-based approach to EA measurement.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
architecture d'entreprise
mesure
métrologie
COSMIC
ArchiMate

abstract:
The literature on enterprise architecture (EA) posits that EA is of considerable value for organizations. However, while the EA literature documents a number of proposals for EA measurement solutions, there is little evidence-based research supporting their achievements and limitations.

This thesis aims at helping the EA community to understand the existing trends in EA measurement research and to recognize the existing gaps, limitations, and weaknesses in EA measurement solutions. Furthermore, this thesis aims to assist the EA community to design EA measurement solutions based on measurement and metrology best practices. The research goal of this thesis is to contribute to the EA body of knowledge by shaping new perspectives for future research avenues in EA measurement research.

To achieve the research goal, the following research objectives are defined:
1. To classify the EA measurement solutions into specific categories in order to identify research themes and explain the structure of the research area.
2. To evaluate the EA measurement solutions from a measurement and metrology perspective.
3. To identify the measurement and metrology issues in EA measurement solutions.
4. To propose a novel EA measurement approach based on measurement and metrology guidelines and best practices.

To achieve the first objective, this thesis conducts a systematic mapping study (SMS to help understand the state-of-the-art of EA measurement research and classify the research area in order to acquire a general understanding about the existing research trends.

To achieve the second and third objectives, this thesis conducts a systematic literature review (SLR) to evaluate the EA measurement solutions from a measurement and metrology perspective, and hence, to reveal the weaknesses of EA measurement solutions and propose relevant solutions to these weaknesses. To perform this evaluation, we develop an evaluation process based on combining both the components of the evolution theory and the concepts of measurement and metrology best practices, such as ISO 15939.

To achieve the fourth objective, we propose a mapping between two international standards:
• COSMIC - ISO/IEC 19761: a method for measuring the functional size of software.
• ArchiMate: a modelling language for EA.
This mapping results in proposing a novel EA measurement approach that overcomes the weaknesses and limitations found in the existing EA measurement solutions.

The research results demonstrate that:
1. The current publications on EA measurement are trending toward an increased focus on the “enterprise IT architecting” school of thought, lacks the rigorous terminology found in science and engineering and shows limited adoption of knowledge from other disciplines in the proposals of EA measurement solutions.
2. There is a lack of attention to attaining appropriate metrology properties in EA measurement proposals: all EA measurement proposals are characterized with insufficient metrology coverage scoring, theoretical and empirical definitions.
3. The proposed novel EA measurement approach demonstrates that it is handy for EA practitioners, and easy to adopt by organizations.


identifier: Mohsenzadeh Korayem, Elmira  (2019). Towards automatic context-aware summarization of code entities.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technolgie supérieure.

subject:
résumé du code
entités de code
rapport de bogue
apprentissage automatique
documentation informelle
documentation formelle

abstract:
Software developers are working with different methods and classes and in order to understand those that perplex them and–or that are part of their tasks, they need to tackle with a huge amount of information. Therefore, providing developers with high-quality summaries of code entities can help them during their maintenance and evolution tasks.

To provide useful information about the purpose of code entities, informal documentation (Stack Overflow) has been shown to be an important source of information that can be leveraged.

In this study, we investigate bug reports as a type of informal documentation and we apply machine learning to produce summaries of code entities (methods and classes) in bug reports. In the proposed approach, code entities are extracted using a technique in a form of an island parser that we implemented to identify code in bug reports. Additionally, we applied machine learning to select a set of useful sentences that will be part of the code entities’ summaries. We have used logistic regression as our machine learning technique to rank sentences based on their importance. To this aim, a corpus of sentences is built based on the occurrence of code entities in the sentences belonging to bug reports containing the code entities in question. In the last step, summaries have been evaluated using surveys to estimate the quality of produced summaries.

The results show that the automatically produced summaries can reduce time and effort to understand the usage of code entities. Specifically, the majority of participants found summaries extremely helpful to decrease the understanding time (43.5%) and the effort to understand the code entities (39.1%).

In the future, summaries can be produced by using other informal documentation such as mailing lists or stack overflow, etc. Additionally, the approach can be applied in practical settings. Consequently, it can be used within an IDE such as Eclipse to assist developers during their software maintenance and evolution tasks.


identifier: Boukraâ, Younes Mohamed  (2019). Modélisation et commande d'un robot parallèle à câbles pour la rééducation des membres inférieurs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modélisation
cinématique directe
commande
robot à câble
exosquelette
couple précalculé
mode de glissement

abstract:
L'utilisation de systèmes robotiques en réadaptation médicale présente un certain nombre d'avantages par rapport à la thérapie traditionnelle, tels qu'une bonne répétabilité de mouvement, une assistance contrôlable avec précision et des mesures de performance quantifiables. Récemment, une nouvelle classe de systèmes robotiques, appelés robots parallèles à câbles, a été introduite dans le domaine de la réadaptation médicale. Dans de tels mécanismes, l'effecteur est entraîné directement par des câbles au lieu de liaisons rigides.

L'objectif de ce projet de recherche est de modéliser et contrôler un robot parallèle à câbles dédié à la rééducation des membres inférieurs. Pour y parvenir, nous avons d’abord établi les modèles cinématiques et dynamiques. Ensuite, pour le suivi de trajectoire dans l’espace cartésien, nous avons résolu le problème de la cinématique directe pour ce robot parallèle en utilisant la méthode numérique de Newton-Raphson. Après, deux contrôleurs basés sur les méthodes du couple calculé et du mode de glissement ont été conçus et mis en oeuvre. Enfin, un algorithme d'estimation en ligne a été mis en oeuvre avec le contrôleur afin de maintenir les tensions dans les câbles positives pendant le mouvement du robot, ce qui est nécessaire pour la commande des robots à câbles.

Les méthodes développées ont été validées avec succès en simulation et les résultats ont montré de bonnes performances.


identifier: Castillo, Arquimedes  (2019). Study of temperature in the edge milling of carbon fiber-reinforced plastic (CFRP)/Ti6Al4V stack material for aerospace industry.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
CFRP/Ti6Al4V stack
étude thermique
fraisage des arêtes
thermocouple incorporé
technique outil-pièce à usiner

abstract:
With the advances of new technologies and new materials, aerospace, military and commercial aircraft industries are looking to decrease the fuel consumption by reducing weight into their structures and components. Hybrid or stacks of materials are used more often in airframes because of their outstanding mechanical properties such as high strength/weight ratio and, excellent corrosion and fatigue resistance that cannot be provided with metallic materials.

Carbon Fiber-Reinforced Plastic (CFRP)/Titanium is the most used type of hybrid material for thermal-load applications in aviation, Ti6Al4V being the most popular of the titanium alloys. Usually, CFRP/Ti6Al4V plaque is assembled by rivets or bolts; however, there are some applications where both materials are bonded or cured together. Thus, the drilling process is not required as it usually happens, removing cost and weight from the airframe. The difference in machinability and the temperature invariability of each material makes achieving specified geometries and dimensional tolerances a real challenge. Therefore, this thesis studies the thermal effects on CFRP/Ti6Al4V in the process of edge milling. In particular, we study the tool-workpiece thermocouple method by using commercial thermocouples. Additionally, we study the effects of cutters while varying cutting speed, feed per tooth and radial depth of cut on the forces, roughness and tool wear for the different types of cutters.

We found that, as opposed to what was previously thought, the feed factor is the most influent one regarding the cutting temperature for the CFRP and Ti workpiece instead of the cutting speed. It has been found that the temperature in the workpiece increases by decreasing feed per tooth and decreases by increasing the cutting speed, although this last factor is not as significant as the feed per tooth.


identifier: Shahkolaei, Atena  (2019). Subjective and objective quality assessment of ancient degraded documents.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
perception de la vision humaine
évaluation de la qualité d’image
pas de référence
note moyenne d’opinion
contraste moyen soustrait normalisé
phase locale
approche de saillance
classification de la dégradation
machine à vecteurs de support
documents médiévaux dégradés

abstract:
Archiving, restoration and analysis of damaged manuscripts have been largely increased in recent decades. Usually, these documents are physically degraded because of aging and improper handing. They also cannot be processed manually because a massive volume of these documents exist in libraries and archives around the world. Therefore, automatic methodologies are needed to preserve and to process their content. These documents are usually processed through their images. Degraded document image processing is a difficult task mainly because of the existing physical degradations. While it can be very difficult to accurately locate and remove such distortions, analyzing the severity and type(s) of these distortions is feasible. This analysis provides useful information on the type and severity of degradations with a number of applications. The main contributions of this thesis are to propose models for objectively assessing the physical condition of document images and to classify their degradations. In this thesis, three datasets of degraded document images along with the subjective ratings for each image are developed. In addition, three no-reference document image quality assessment (NR-DIQA) metrics are proposed for historical and medieval document images. It should be mentioned that degraded medieval document images are a subset of the historical document images and may contain both graphical and textual content. Finally, we propose a degradation classification model in order to identify common distortion types in old document images.

Essentially, existing no reference image quality assessment (NR-IQA) metrics are not designed to assess physical document distortions. In the first contribution, we propose the first dataset of degraded document images along with the human opinion scores for each document image. This dataset is introduced to evaluate the quality of historical document images. We also propose an objective NR-DIQA metric based on the statistics of the mean subtracted contrast normalized (MSCN) coefficients computed from segmented layers of each document image. The segmentation into four layers of foreground and background is done based on an analysis of the log-Gabor filters. This segmentation is based on the assumption that the sensitivity of the human visual system (HVS) is different at the locations of text and non-text. Experimental results show that the proposed metric has comparable or better performance than the state-of-the-art metrics, while it has a moderate complexity.

Degradation identification and quality assessment can complement each other to provide information on both type and severity of degradations in document images. Therefore, we introduced, in the second contribution, a multi-distortion historical document image database that can be used for the research on quality assessment of degraded documents as well as degradation classification. The developed dataset contains historical document images which are classified into four categories based on their distortion types, namely, paper translucency, stain, readers’ annotations, and worn holes. An efficient NR-DIQA metric is then proposed based on three sets of spatial and frequency image features extracted from two layers of text and non-text. In addition, these features are used to estimate the probability of the four aforementioned physical distortions for the first time in the literature. Both proposed quality assessment and degradation classification models deliver a very promising performance.

Finally, we develop in the third contribution a dataset and a quality assessment metric for degraded medieval document (DMD) images. This type of degraded images contains both textual and pictorial information. The introduced DMD dataset is the first dataset in its category that also provides human ratings. Also, we propose a new no-reference metric in order to evaluate the quality of DMD images in the developed dataset. The proposed metric is based on the extraction of several statistical features from three layers of text, non-text, and graphics. The segmentation is based on color saliency with assumption that pictorial parts are colorful. It also follows HVS that gives different weights to each layer. The experimental results validate the effectiveness of the proposed NR-DIQA strategy for DMD images.


identifier: Omran, Allafi  (2019). Efficient offloading and load distribution based on D2D relaying and UAVs for emergent wireless networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
appareil à appareil
appareil pour appareil
véhicule aérien sans pilote
équilibrage de charge
déchargement

abstract:
The device to device (D2D) and unmanned aerial vehicle (UAV) communications are considered as enabling technologies of the emergent 5th generation of wireless and cellular system (5G). Consequently, it is important to determine their corresponding performance with respect to the 5G requirements. In particular, we focus on enhancing the offloading and load balancing performance in three directions.

In the first direction, we study the achievable data rate of user relay assisting other users in two-tier networks. We propose a novel heuristic communication scheme called device-for-device (D4D). The D4D enables moving users to share their resource by taking advantage of cooperative communication. We study the moving user rate sensitivity to the relay selection and blocking probability.

In the second direction, we study the offloading from macrocell to small cell and load balancing among small cell. Also, we design a new utility weight function that enables a balanced relay assignment. We propose a novel low complexity algorithm for centralized scheme maximizing the load among small cells as well as users subject to SINR threshold constraints. The simulations show that our proposed schemes achieve performance in load balancing compared to those obtained with the previous or traditional method.

In the third direction, we study the 3D deployment of multiple UAVs for emergent on-demand offloading. We propose a novel on-demand deployment scheme based on maximizing both the operator’s profit and the quality of service. The proposed scheme is based on solving a non-convex problem by combining k-means clustering with pattern search to find the suboptimal location of UAVs. The simulation results show that our proposed scheme maximizes the operator’s profit and improves offloading traffic efficiency.

Our global contribution was the development of a scheme to improve the quality of service and the performance in emergent networks through the improvement of the load distribution and resource sharing using D2D and UAV.


identifier: Bouchtiba, Jihene  (2019). Surface loss for medical image segmentation.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
fonction de coût surfacique
segmentation déséquilibrée
apprentissage profond
techniques d’optimization discrètes

abstract:
Last decades have witnessed an unprecedented expansion of medical data in various largescale and complex systems. While achieving a lot of successes in many complex medical problems, there are still some challenges to deal with. Class imbalance is one of the common problems of medical image segmentation. It occurs mostly when there is a severely unequal class distribution, for instance, when the size of target foreground region is several orders of magnitude less that the background region size. In such problems, typical loss functions used for convolutional neural networks (CNN) segmentation fail to deliver good performances.

Widely used losses,e.g., Dice or cross-entropy, are based on regional terms. They assume that all classes are equally distributed. Thus, they tend to favor the majority class and misclassify the target class. To address this issue, the main objective of this work is to build a boundary loss, a distance based measure on the space of contours and not regions. We argue that a boundary loss can mitigate the problems of regional losses via introducing a complementary distance-based information. Our loss is inspired by discrete (graph-based) optimization techniques for computing gradient flows of curve evolution.

Following an integral approach for computing boundary variations, we express a non-symmetric L2 distance on the space of shapes as a regional integral, which avoids completely local differential computations. Our boundary loss is the sum of linear functions of the regional softmax probability outputs of the network. Therefore, it can easily be combined with standard regional losses and implemented with any existing deep network architecture for N-dimensional segmentation (N-D).

Experiments were carried on three benchmark datasets corresponding to increasingly unbalanced segmentation problems: Multi modal brain tumor segmentation (BRATS17), the ischemic stroke lesion (ISLES) and white matter hyperintensities (WMH). Used in conjunction with the region-based generalized Dice loss (GDL), our boundary loss improves performance significantly compared to GDL alone, reaching up to 8% improvement in Dice score and 10% improvement in Hausdorff score. It also yielded a more stable learning process.


identifier: Kuitche, Maxime Alex Junior  (2020). Novel modeling technology for UAS-S4 and UAS-S45 flight dynamics.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modélisation d’UAS
dynamique de vol
modélisation aérodynamique
modélisation de la propulsion
essais en soufflerie
commandes de vol
observateur d'états étendus

abstract:
The rapid development of unmanned flight systems in the aviation domain and the growing interest in environmental preservation are driving aircraft manufacturers to focus more and more on performance improvement techniques. In this case, improving the performance consists in achieving an optimal flight while reducing the amount of fuel consumed. However, the validation of a performance improvement technique can be very demanding in terms of money and time and can also lead to the destruction of the aircraft. To respond to these problems of financial and environmental resource reduction for the validation of performance improvement techniques and aircraft certification, this thesis proposes the design of a high precision flight simulation model. The main objectives are: 1) to design a dynamic flight model capable of accurately estimating the behaviour of UAS-S4 and UAS-S45 manufactured by Hydra Technologies; and 2) to ensure that the flight dynamics model allows the testing of performance improvement techniques and the implementation of a new control law.

This thesis relates essentially to the modeling of the flight dynamics of aircraft as well as to aircraft stability and control. It is articulated around four contributions. The first contribution focuses on the methodologies for obtaining the UAS-S4 and the UAS-S45 flight models. The proposed method divides the overall architecture of each aircraft into sub-models. Subsequently, each of the sub-models is estimated using numerical and experimental methods. This contribution shows that the proposed methodology requires only a minimum of data for the flight dynamics calculations.

The second contribution is related to the use of numerical methods for estimating the aerodynamic model of the UAS-S4 and the UAS-S45. In contrast to the various aerodynamic calculation methods available, the proposed method, which is based on nonlinear vortex lattices, provides high-fidelity results in an affordable time. To verify these results, experimental analyses were carried out on a model of the UAS-S45 wing in the Price-Païdoussis subsonic wind tunnel.

The third contribution examines the accuracy of fluid dynamics analysis methods as well as an improved blade elements theory for estimating aerodynamic propeller performance of the UAS-S4 and the UAS-S45. The two proposed numerical methods were validated using an experimental study in an open test section wind tunnel.

The fourth contribution proposes a new control method, using an LQR approach and a PI with reference feedforward controller for the stability and control of the UAS-S45. The robustness of the system is ensured using to an extended state observer. A fuzzy neural network was subsequently used for gain scheduling.


identifier: Khadangi, Saeed  (2019). Joint production, quality control and maintenance policies subject to quality-dependant demand.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
système de production
contrôle stochastique optimal
contrôle de qualité
simulation
demande de qualité

abstract:
This thesis is a strive to find a proper solution, using the stochastic optimal control means for an unreliable production system with product quality control and quality-dependent demand. The system consists of a single machine producing a single product type (M1P1) subject to breakdowns and random repairs and must satisfy a non-constant rate of customer demand, which response to the quality of parts received. Since the machine produces with a rate of noncompliant products, an inspection of the products is made to reduce the number of bad parts that would deliver to the customer. It is done continuously and consists of controlling a fraction of the production. Approved products are put back on the production line, while bad products are discarded.

The intended objective of this study is to provide optimal quality control and production policy, which maximize the net revenue consisting of the gross revenue, the cost of inventory, the cost of shortage, the cost of the inspection, the cost of maintenance and the cost of no-quality parts. Main decision variables are the sampling rate of the quality control system as well as the threshold of finished product inventory. The demand function reacts to the average outgoing quality level (AOQ) of finished products. In the third chapter of this study, preventive maintenance and dynamic pricing policies are added up to the optimal policy, cited above. To achieve the optimal points of the policy, which maximize our net production revenue, a simulation approach is implemented as an experimental design and its results were used in response surface methodology.

To implement the experiment design (simulation approach) which thoroughly reflects model considerations such as its continuous nature and the variety, first, a continuous variable for the probability of defectiveness was introduced, functioning with the age of machine up until its next breakdown maintenance. Second, so as to reflect the effect of quality control process that results in Average Outgoing Quality rather than simple defectiveness possibility, this function (AOQ) was built based on instant behavior of mentioned function above as its independent variable. Third, due to the use of prospect theory assumptions in building a demand function that responds to the level of client delivered defectiveness (AOQ), a responsive continuous function was created for the demand, reacting to the level of product quality by determining it's needed per time amount. Finally. To illustrate the machine’s manufacturing policy based on Hedging Point, finished product inventory variable was introduced in the experiment design.

In a nutshell, we have a production system that has been designed in a way that by raising its age (At), leads to more possibility of defectiveness and less demand in time units. This manner continuous up until the next maintenance action of the system, which restores all factors to their initial conditions. By use of the simulation approach of optimization an experiment is designed and implemented to control decision variables of the policy and maximize the objective function of average net revenue (ANR). Decision variables are statistically and practically in the matter of consideration such as finished product inventory threshold (Z), the proportion of inspection (F) and PM thresholds (Mk or Pk).


identifier: Suel, Pierre-Alexis  (2019). Développement d'un système d'anémométrie phase Doppler pour la caractérisation de sprays.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
anémomètre phase Doppler (APD)
vélocimétrie
sprays
traitement de signal

abstract: Le but de cette recherche est de développer un système de mesure permettant de déterminer le diamètre ainsi que la vitesse de gouttelettes de carburants dans des sprays par anémométrie laser. La connaissance de ces deux paramètres est en effet essentielle afin de caractériser les propriétés des sprays générés au sein des systèmes de combustion, et ce en vue d’améliorer l’efficacité des processus de mélange et d’oxydation des hydrocarbures, mais également afin de pouvoir observer et étudier les différences induites par l’utilisation d’un biocarburant en lieu et place d’un carburant pétrolier standard. Pour ce faire, l’anémométrie laser a été utilisée pour effectuer des mesures locales dans des sprays. Cette technique consiste à illuminer la zone d’étude à l’aide de deux faisceaux laser convergents, à collecter la lumière diffusée via l’emploi de photodiodes reliées à une carte d’acquisition pour finalement traiter le signal obtenu via un programme développé sous Matlab®. Une revue de littérature effectuée dans le cadre de ce travail a dans un premier temps permis de résumer les éléments théoriques gouvernant l’anémométrie laser. Cette étude bibliographique a en outre permis d’identifier et de comparer les différents systèmes d’anémométrie existants afin d’avoir une vision étendue des possibilités apportées par cette technique. Sur la base de cette analyse, une configuration standard phase Doppler à 3 détecteurs (PDA) a été retenue du fait de la préexistence d’un vélocimètre laser Doppler (LDV) au sein du laboratoire de Thermo-Fluide pour le Transport (TFT) de l’École de Technologie Supérieure (ÉTS) bien que ce dernier ne permettait pas de mesurer la taille des gouttes. Un code Matlab® a ensuite été développé pour extraire les informations pertinentes (vitesse et diamètre des gouttelettes) des signaux détectés par les photodiodes. Le principe de fonctionnement du système développé a été validé grâce à des mesures effectuées dans un spray généré à l’aide d’un nébuliseur servant à injecter de l’eau distillée. Les résultats obtenus ont en outre été comparés avec ceux issus de l’emploi d’une méthode d’ombroscopie. Des difficultés ont toutefois été mises en évidence notamment par rapport à la fréquence d’échantillonnage limitée de la carte d’acquisition utilisée ce qui ouvre ainsi la voie à des travaux complémentaires d’amélioration du dispositif mis au point dans le cadre de cette recherche.


identifier: Lafontaine-Préfontaine, Jonathan  (2019). Mesure et modélisation d'équivalents en eau de la neige dans un contexte de prévision hydrologique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: modélisation neige EEN GMON CS725

abstract:
La mesure de l’équivalent en eau de la neige (EEN), une variable importante en hydrologie des régions nordiques, est traditionnellement faite avec des relevés manuels par carottage. Dans l’objectif de les remplacer par une méthode automatisée et plus performante, Rio Tinto Aluminium (RTA), a récemment fait l’acquisition de 9 GMON, instruments qui mesurent en temps réel les équivalents en eau de la neige (EEN) à partir de l’atténuation de la radioactivité naturelle du sol. Ces instruments ont été installés sur une partie de ses stations météorologiques dans le bassin versant du Lac Saint-Jean.

Dans ce contexte, le premier objectif de cette étude est d’évaluer la qualité des données de GMON pour leur fiabilité et leur précision en les comparant avec d’autres types de données nivométriques (relevés manuels et hauteur de neige provenant de SR-50). Le deuxième objectif est d’étudier la possibilité d’utiliser des modèles de neige à partir de données météorologiques afin de générer les données d’EEN pour des stations non équipées de GMON. Pour ce faire, l’inventaire des données utilisables a été créé pour sélectionner les modèles les plus appropriés. Les résultats d’analyses montrent que les mesures de GMON ne sont pas produites de manière continue et la présence de valeurs aberrantes, incluant des épisodes de bruit excessif, a étéobservée. Toutes les séries de GMON considérées comme utilisables (16 sur les 21 séries totales) présentent un retard systématique de détection de la date de disparition du manteau neigeux par rapport aux données de hauteur de neige, avec une valeur médiane de 6 jours. Lorsque comparées aux valeurs d’EEN des relevés manuels, les données d’au moins une GMON présentent un biais supérieur à 15%. En ce qui concerne la modélisation de manteau neigeux, l’hétérogénéité des capteurs météorologiques et la qualité inégale des données disponibles limitent le choix des modèles. Seuls les modèles simples basés sur des relations empiriques ont pu être utilisés. En raison du taux d’utilisabilité restreint des données, l’exercice de modélisation n’a pas pu permettre d’évaluer à quel niveau la modélisation du manteau neigeux pourrait être utile pour générer des données d’EEN aux sites non équipés de GMON.

Au terme de cette étude, une série de recommandations opérationnelles ont été suggérées dans le but d’améliorer la mesure et la modélisation d’EEN. Premièrement, bien que les GMON fournissent de l’information de valeur sur l’évolution du manteau neigeux, un programme de suivi et de vérification et de recalibration devra être mis en place. Deuxièmement, la portée de la modélisation nivale peut être augmentée d’une part, avec la mise en place d’un programme de contrôle de qualité des données météorologiques, et d’une autre part avec l’installation uniforme d’anémomètres et de capteurs d’humidité relative sur l’ensemble des stations. Ces améliorations permettront l’utilisation de modèles plus robustes sur l’ensemble du bassin versant. Finalement, cette étude ouvre la porte à de nouvelles voies de recherche. La chaîne de modélisation pourrait être améliorée en tenant compte de facteurs additionnels tels que la sous-estimation des mesures de précipitations solides et l’influence de la canopée sur le manteau neigeux. De plus, l’intégration d’éléments additionnels tels que la nature des sols pourrait être explorée en vue de réduire l’incertitude dans les calculs d’atténuation des GMON.


identifier: Bououdina, Selma  (2020). Un apprentissage fédéré avec une sélection de clients pour la détection d’intrusions réseau.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
préservation de la vie privée
approche décentralisée
algorithmes distribués
apprentissage fédéré
réduction de la dimensionnalité
autoencodeurs

abstract: Une quantité toujours plus large de données sensibles sont produites et stockées sur des machines personnelles. La vision centralisée qui prévalait auparavant en apprentissage automatique est donc en train de changer et un fort accent est mis sur la vie privée. Ces données importantes peuvent aider les chercheurs à analyser et à comprendre des phénomènes et des modèles intéressants. Bien que les avantages d’un traitement massif de ces données soient incontestables, ils représentent malheureusement une menace considérable pour la vie privée des utilisateurs qui peuvent subir des conséquences importantes. L’objectif principal est d’étudier le problème de la confidentialité des données des utilisateurs privés et de proposer des solutions qui préservent la vie privée. Les méthodes d’apprentissage automatique standard exigent que les données d’apprentissage soient centralisées en un seul endroit. L’un des objectifs est de concevoir, de mettre en oeuvre et d’évaluer des méthodes fédérées novatrices et pratiques d’analyse des données privées. Différents ensembles de données, avec des structures différentes et parfois complexes, seront pris en compte. Dans ce cadre, nous proposons l’apprentissage fédéré ou encore federated learning une orientation prometteuse qui utilise une approche décentralisée sur un jeu de données connu dans la littérature. Pour ce faire, toutes les entités participantes, comme les utilisateurs d’un téléphone intelligent, doivent partager leurs ensembles de données. L’apprentissage fédéré permet à différentes entités d’apprendre en collaboration un modèle de prévision partagé sans partager leurs données locales. Nous étudierons les méthodes existantes basées sur une approche d’apprentissage profond pour la détection d’intrusions sur le réseau. Enfin, nous offrons une solution au problème posé en proposant une optimisation d’un algorithme d’apprentissage distribué s’appuyant sur deux paradigmes d’apprentissage existant les autoencoders et l’apprentissage fédéré. Nous détaillerons notre approche, son implémentation en comparant ses performances avec les méthodes existantes.