identifier: Cerclé, C. (2009). Optimisation du phénomène d'émulsion dans les mélanges amidon thermoplastique/polyéthylène  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'amidon, ressource renouvelable et peu coûteuse, peut être plastifié (par du glycérol par exemple) et cette plastification permet d'obtenir un matériau appelé Amidon Thermoplastique (TPS) qui peut être mis en oeuvre à l'état fondu comme un polymère thermoplastique conventionnel tout en étant biodégradable. Ses propriétés restant plus faibles que celles obtenues pour un polymère classique, il peut être mélangé à d'autres polymères (synthétiques ou bioplastiques). Grâce au procédé développé dans notre groupe de recherche, il est possible d'obtenir des mélanges polyéthylène (PE) /TPS ayant des propriétés mécaniques proches du PE, tout en limitant l'utilisation de ce dernier. Cependant, afin d'obtenir des matériaux plus performants, la stratégie consiste à étudier précisément l'interface entre les deux matériaux constituants le mélange et la morphologie de ce dernier. Ce type de mélange étant composé de deux phases immiscibles, un agent interfacial est introduit dans le mélange afin de diminuer la tension interfaciale existante entre les deux polymères. En migrant à l'interface, un agent efficace va permettre de réduire la taille des particules de la phase dispersée et de renforcer l'interface. Les propriétés finales du matériau (en traction, de résistance à l'impact…) peuvent être ainsi améliorées. Un procédé d'extrusion en une seule étape, mis au point au sein de ce laboratoire et consistant en une combinaison entre extrudeuses bi-vis et mono-vis, est utilisé pour la fabrication des mélanges. Le TPS utilisé contient 36% de glycérol et constitue la phase dispersée du mélange (20% TPS/80% HDPE). L'agent interfacial est introduit avec la matrice polyéthylène haute densité (HDPE) et sa quantité est donnée par rapport à la phase dispersée. L'agent interfacial PE-g-MA (polyéthylène greffé avec de l'anhydride maléïque) a déjà été testé lors de précédents travaux mais montre un problème de migration vers l'interface due à sa trop grande compatibilité avec la phase matrice enHDPE. Plusieurs autres agents interfaciaux, de structures chimiques différentes, ont été testés afin de déterminer laquelle des structures chimiques de l'agent est la plus efficace pour compatibiliser le mélange PE/TPS tout en permettant la conservation voire l'amélioration des propriétés mécaniques : PE-g-MA (la référence, testé pour rendre possible la VI comparaison), PP-g-MA (polypropylène greffé avec de l'anhydride maléïque), et trois terpolymères éthylène-ester acrylique contenant de l'anhydride maléïque distribué de façon aléatoire sur la chaîne.  ABSTRACT: Starch is a renewable resource and can be plasticized by glycerol for example. This plasticization gives a new material called Thermoplastic starch (TPS). TPS is capable of flow and is biodegradable but its properties are still below to the ones obtained for classical polymers. TPS can be mixed with a synthetic polymer to reduce the use of synthetic polymers, such as high density polyethylene (HDPE). The obtained blend, as melted in our laboratory, behaves in a manner similar to conventional polymer-polymer blends. The strategy used here to obtain a material with good properties is to examine precisely the interface/morphology relationship. As the interfacial tension between the two components of the blends is pretty high, an interfacial agent is introduced in the blend in order to decrease the interfacial tension. By localizing itself at the interface, the interfacial agent permits an influence on the dispersed phase particles size, an improvement of the interfacial adhesion and mechanical properties of blends. A one-step combined twin-screw/single screw extrusion, developed in our laboratory, is used to obtain the blends, the glycerol content in TPS was 36%, the dispersed phase-TPS was 20% (80% of HDPE) and the interfacial agent was introduced in the HDPE-matrix phase. PE-g-MA (ethylene grafted maleic anhydride) had already been tested as interfacial agent but showed a problem of migration to the interface due to its too high compatibility with PE phase. In this work, performances of a range of compatibilizers presenting different chemistries have been studied in order to determine which one provided the best emulsification and mechanical properties to PE/TPS blends such as PE-g-MA (for the comparison), PP-g-MA, and three different ethylene-acrylic ester-ethylene grafted maleic anhydride terpolymers. These three last interfacial agents are noted as PE-Mac-MA, PE-Eac-MA and PE-Bac-MA, the acrylic ester being methyl acrylate, ethyle acrylate and butyl acrylate respectively. A better chemical structure of the interfacial agent will allow the decrease of Ccrit, the interfacial agent critical concentration at which the interface is saturated and at which no more decrease of the dispersed phase size is observed. Decreasing this Ccrit is essential from IX a production costs point of view. Detailed analysis have been conducted such as microscopy (SEM), image analysis, interfacial area calculations, tensile tests, impact performance, rheology and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).


identifier: Keraron, M. (2009). Conversion du méthanol en oléfines sur SAPO-34 : modélisation cinétique et design de réacteur  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le but principal de ce travail de recherche est de prévoir les conditions opératoires, le type ainsi que les dimensions du réacteur maximisant le rendement en éthylène et en propylène par conversion du méthanol sur le catalyseur SAPO-34. Pour cela, l'étude du procédé MTO (Methanol-To-Olefins) commence par la compréhension de phénomènes ayant lieu à l'échelle moléculaire avec l'établissement d'un mécanisme réactionnel amenant à la formation des oléfines. Il est reconnu que ce mécanisme réactionnel débute par la déshydratation du méthanol en diméthyléther puis le mélange méthanol/diméthyléther à l'équilibre est converti en oléfines. Plus précisément, le type exact et l'enchaînement des réactions sont encore sujet au débat. Le mécanisme de type "hydrocarbon pool" est choisi dans cette étude. Ce mécanisme fait intervenir un intermédiaire réactionnel piégé dans les pores du catalyseur SAPO-34. Les produits de conversion de cet intermédiaire ne peuvent eux-mêmes sortir que si la taille de l'ouverture du pore (4,5 Å  4,1 Å) le permet. Le schéma réactionnel proposé est composé de 16 réactions et l'intermédiaire considéré est de type polyméthylbenzène. Seules les alcènes de chaîne carbonée plus courte que le pentène peuvent s'échapper des pores du catalyseur SAPO-34. Les produits de réactions sont au nombre de douze : le méthanol, le diméthyléther, l'éthylène, le propylène, le butène, le pentène, le méthane, l'éthane, le propane, le butane, le dioxyde de carbone, l'eau. L'intermédiaire réactionnel et le coke formé restent au sein des pores. Une étude cinétique est associée au schéma réactionnel établi. Sachant qu'aucune expérience n'a été réalisée à l'École Polytechnique de Montréal, ce sont des données expérimentales trouvées dans la littérature scientifique récente qui ont été utilisées. La détermination des valeurs des constantes cinétiques et des énergies d'activation est basée sur la simulation numérique d'un réacteur à lit fixe dans les conditions de l'expérience.  ABSTRACT: The main goal of this research project is to predict the operating conditions, the type and dimensions of the reactor maximizing ethylene and propylene yield by conversion of methanol over SAPO-34 catalyst. To achieve this, the study of the MTO (Methanol-To- Olefins) process starts with the understanding of phenomena occuring at a molecular scale with the establishment of a reaction mechanism leading to the formation of olefins. It has been recognized that this reaction mechanism begins with the dehydration of methanol into dimethylether, then the equilibrium mix methanol/dimethylether is converted into olefins. More precisely, the exact reaction type and steps are still being debated. The "hydrocarbon pool" mechanism has been chosen in this study where a reaction intermediate is trapped in the cages of SAPO-34 catalyst. The dimensions of the pore opening (4,5 Å  4,1 Å) determines the output of products converted from this intermediate. The proposed reaction scheme is composed of 16 reactions and the chosen intermediate is considered to be of the polymethylbenzene type. Only alkenes with a carbon chain shorter than the one of pentene can escape from the pores of SAPO-34 catalyst. There are twelve reaction products : methanol, dimethylether, ethylene, propylene, butene, pentene, methane, ethane, propane, butane, carbon dioxide and water. The reaction intermediate and the coke formed stay in the pores. A kinetic study is coupled with the established reaction scheme. Experimental data found in the recent scientific literature has been used because no experiments were conducted at the "École Polytechnique de Montréal". The determination of kinetic constants and activation energies values are based on the numerical simulation of a fixed bed reactor. The experimental data taken from the literature gave us several points at three temperatures (400, 425 and 450 °C) and the space time (0,8 ; 1,7 and 3 g.h/molMeOH). The Fortran language program is based on the simplex method which minimizes the difference between experimental and simulated values.


identifier: Dominique, S. (2009). Algorithme intelligent d'optimisation d'un design structurel de grande envergure  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'implémentation d'un système automatisé d'aide à la décision en design et d'optimisation structurelle peut donner un avantage significatif à toute industrie oeuvrant dans le domaine du design de pièces mécaniques. En effet, en fournissant des idées de solutions au designer ou en améliorant les solutions existantes pendant qu'il n'est pas au travail, ce système lui permet de réduire le temps de conception, ou encore d'explorer davantage de possibilités de design dans un même délai de réalisation. Cette thèse présente une approche originale permettant l'automatisation d'un processus de design basée sur le raisonnement par cas (RPC), mieux connu sous l'appellation « Case-Based Reasoning » ou CBR. Cette approche a été développée avec l'optique de nécessiter le moins de ressources possible pour l'entretien et le fonctionnement du système. Elle nécessite toutefois une quantité appréciable de ressources lors de l'implémentation, et convient par conséquent davantage aux problèmes de design de grande envergure pour lesquels on envisage à moyen terme de répondre à plusieurs ensembles de spécifications différentes. Dans un premier temps, le processus de RPC utilise une banque de données contenant toutes les solutions antérieures connues aux problèmes de design similaires. Ensuite, une sélection de solutions de la banque de données est choisie en comparant les spécifications actuelles du problème avec celles des solutions antérieures. Un réseau de neurones substitut est alors utilisé pour produire une solution en adaptant les solutions antérieures aux spécifications actuelles. Les solutions émergeant du RPC servent ensuite à générer chacune un îlot de solutions initiales pour un algorithme génétique oeuvrant lors de la phase de raffinement du processus.  ABSTRACT: The implementation of an automated decision support system in the field of design and structural optimisation can give a significant advantage to any industry working on mechanical designs. Indeed, by providing solution ideas to a designer or by upgrading existing design solutions while the designer is not at work, the system may reduce the project cycle time, or allow more time to produce a better design. This thesis presents a new approach to automate a design process based on Case-Based Reasoning (CBR), in combination with a new genetic algorithm named Genetic Algorithm with Territorial core Evolution (GATE). This approach was developed in order to reduce the operating cost of the process. However, as the system implementation cost is quite expensive, the approach is better suited for large scale design problem, and particularly for design problems that the designer plans to solve for many different specification sets. First, the CBR process uses a databank filled with every known solution to similar design problems. Then, the closest solutions to the current problem in term of specifications are selected. After this, during the adaptation phase, an artificial neural network (ANN) interpolates amongst known solutions to produce an additional solution to the current problem using the current specifications as inputs. Each solution produced and selected by the CBR is then used to initialize the population of an island of the genetic algorithm. The algorithm will optimise the solution further during the refinement phase.


identifier: Liu, X. (2009). Influence of Mg Content on the Mechanical Properties of Cast Hypereutectic Al-Si Alloys  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de la teneur en magnésium (Mg) sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'un alliage d'aluminium (Al) – silicium (Si) hypereutectique. Un nouvel alliage hypereutectique à forte teneur en magnésium a été développé en ajoutant 6% et 10% massique de magnésium. Les résultats obtenus montrent qu'en augmentant la teneur en Mg, la phase intermétallique Mg2Si se substitue progressivement à la phase primaire Si. Des calculs thermodynamiques réalisés à l'aide du logiciel FactSageTM ont servi à prévoir la séquence de précipitation des phases au sein des alliages étudiés. Ces calculs ont été réalisés pour des systèmes binaires, ternaires et quaternaires. Pour les alliages auxquels ont été ajoutés de 6% de 10% de Mg, il y a corrélation entre les prédictions thermodynamiques et les séquences de solidification observées, particulièrement pour les deux régions de transition. Dans ces régions de transition, les deux phases primaires Si et Mg2Si précipitent dans un ordre précis, mais différent pour chaque alliage. Pour l'alliage à faible teneur en Mg (6%), le silicium précipite d'abord tandis que pour l'alliage à forte teneur en Mg (10%) l'ordre de précipitation est inversé. Pour les deux alliages, la fraction massique de Mg2Si dans la microstructure est significative.  ABSTRACT: The current study focuses on the influence of the Mg content on the mechanical properties of cast hypereutectic Al-Si alloys. With increasing the Mg content, the formation of the primary Mg2Si tends to substitute for the primary Si progressively in the modified castings with the properties close to the Si crystals, both of which are believed to be important in Al alloys. Other than the Al-Si alloy system has been fully developed, the Al-Mg2Si composites however just start to be concerned recently. A new alloy system is thus established based on the conventional cast hypereutectic Al-Si A390 alloy with increasing Mg content. The formation of the primary Mg2Si is the main characteristic of adding Mg into the alloy A390, tending to substitute for the primary Si progressively. Equilibrium calculations and binary/ ternary/ quaternary phase diagram plots were carried out using the FactSageTM software, predicting the Al-Si alloy system alternatives with the Mg additions. The 6 and 10 wt% Mg alloys were found to be representative of the different decomposition behaviours in two transition regions where both primary phases can be precipitated in a particular order of Si to Mg2Si for the alloy with lower magnesium content and Mg2Si to Si for the second composition. For both alloys, the Mg2Si phase is significant in the aluminum matrix.


identifier: Chioukh, L. (2009). Système médical intégré de radar pour la surveillance de précision des battements cardiaques et du statut respiratoire  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La technologie radar, longtemps réservée au domaine militaire, est maintenant disponible dans le domaine civil pour l'avertissement de collision automobile, ainsi que dans le secteur biomédical pour la mise au point de systèmes de « monitoring » permettant de suivre de manière non invasive les fonctions vitales du patient telles que la respiration ou le rythme cardiaque. Placés au plafond d'une chambre d'hôpital, les systèmes RF biomédicaux peuvent suivre les rythmes cardiaques ou respiratoires de plusieurs patients en même temps. Il est également possible avec ces systèmes de  donner l'alarme rapidement dans le cas d'apnée du sommeil ou du syndrome de mort subite chez les nouveaux nés. Une autre application est la surveillance des fonctions vitales du fœtus dans le ventre d'une mère lors de grossesses critiques. Dans un contexte quelque peu différent, ces systèmes RF biomédicaux sont actuellement étudiés pour une surveillance des zones de haute sécurité ou pour la recherche de survivants lors de séismes ou autre catastrophe. Pour cette dernière application, le système RF doit être capable d'assurer deux fonctions: la détection des signaux vitaux et la localisation d'une cible. L'objectif de ce projet de recherche est de concevoir des systèmes radars Doppler permettant de détecter les battements cardiaques et la respiration d'un patient sans contact direct avec la peau. Une analyse de ces systèmes tenant compte des ondes électromagnétiques des tissus humains est proposée. De plus, plusieurs prototypes sont fabriqués et testés. La conception et les résultats de simulations et de mesures sont présentés dans ce mémoire.  Trois systèmes opérants à des fréquences différentes ont été réalisés : 5.8 GHz, 24 GHz et 35 GHz. Le choix de la fréquence est justifié par la tendance de miniaturisation du système et l'appartenance à la bande ISM (Industriel, Scientifique, et Médical). Outre les fréquences d'opérations, ces systèmes diffèrent également dans leur architecture et les technologies utilisées. Leurs performances obtenues expérimentalement sont comparées et discutées. De plus, des méthodes de traitement du signal sont appliquées pour séparer le signal du battement de cœur et celui de la respiration.  ABSTRACT: Radar technology, long limited to military applications, is now available to the civilian sectors such as automotive collision warning in traffic controls and safe navigations, and in the biomedical sector for the development of systems of non-invasive monitoring of patient's vital signs such as breathing and/or heartbeats. Positioned over the ceiling of a hospital care room, such RF systems can monitor the cardiological activities or respiratory status of several patients simultaneously. With these systems it is also possible to give a fast emergency alarm in the case of a sleep apnea syndrome or sudden death in neonates. Another application is the monitoring of vital functions of the foetus inside the womb of a mother during abnormal pregnancy. In a somewhat different context, these RF biomedical systems are currently designed for surveillance of high security areas or for searching and rescuing of survivors after earthquakes or other disasters. For this last application, the RF system must be able to do two functions: the vital signal detection and the local positioning.  The objective of this research project is to design a Doppler radar system to detect the heartbeat and respiration status of a patient without direct skin (invasive) contact. An analysis of the proposed system taking into account the electromagnetic wave propagation in human tissue is proposed. In addition, several prototypes are fabricated and tested. The design, simulation results and measurements are presented in this thesis.    Three systems operating at different frequencies were built up: 5.8 GHz, 24 GHz, and 35 GHz. The choice of frequency is justified by the trend of miniaturization and to fulfill the ISM band (Industrial, Scientific and Medical) specifications. Besides the frequency of operation, these systems also differ in their architectures and technologies. Their experimental performances are compared and discussed. In addition, different signal processing methods are used to separate the heartbeat signal from its respiration counterpart, and the experimental results are compared while some important conclusions are reached.


identifier: Mateos-Espejel, E. (2009). Development of a Strategy for Energy Efficiency Improvement in a Kraft Process Based on Systems Interactions Analysis  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif de ce projet de recherche est de développer, valider et appliquer une méthodologie unifiée qui considère les interactions des systèmes qui affectent la performance énergétique du procédé Kraft et permet d'en améliorer l'efficacité. Le développement d'une stratégie d'implantation des mesures d'économie d'énergie est le résultat final. L'usine qui fait l'objet de cette étude et située dans l'est du Canada et produit environ 700 adt/d de pâte kraft blanchie. L'industrie des pâtes et papiers est une des principales industries canadiennes ainsi qu'un des plus gros consommateurs d'eau et de d'énergie du secteur industriel. La hausse des coûts énergétiques et les réglementations environnementales ont amené l'industrie à réorienter ses efforts pour développer des programmes de conservation d'eau et d'énergie. Ces deux éléments sont généralement analysés séparément, cependant ils sont fortement interdépendants. Par conséquent, une méthodologie qui considère l'eau, l'énergie ainsi que la production et l'utilisation d'utilitaires est nécessaire. La méthodologie développée comprend quatre étapes successives. La première est la définition et la caractérisation du procédé, car la mise à disposition d'un modèle de simulation fiable et représentatif est essentielle à l'optimisation énergétique. Une procédure qui inclut quatre volets est proposée: la collecte de données, la construction du diagramme de procédé, l'analyse des systèmes utilitaires, et le développement de la simulation. Les systèmes d'eau et d'énergie sont les axes principaux de la simulation. La deuxième étape de la méthodologie est l'évaluation de l'efficacité énergétique actuelle. Le but est d'identifier les inefficacités du procédé et d'établir des directives pour le développent des mesures d'amélioration. L'efficacité du procédé est évaluée par comparaison avec la pratique industrielle et l'application de nouveaux indicateurs énergétiques et éxergétiques. Les besoins minimums d'énergie et d'eau du procédé sont aussi déterminés lors de cette étape. La troisième étape, qui comprend la définition des mesures d'économie d'énergie techniquement faisables, est le noyau de la méthodologie. Plusieurs techniques sont appliquées dans une procédure itérative pour mettre en évidence les synergies existantes. L'objectif est d'améliorer le procédé en maximisant les économies d'énergie et en minimisant l'investissement requis. La quatrième étape est l'implantation de la stratégie.  ABSTRACT: The objective of this thesis is to develop, validate, and apply a unified methodology for the energy efficiency improvement of a Kraft process that addresses globally the interactions of the various process systems that affect its energy performance. An implementation strategy is the final result. An operating Kraft pulping mill situated in Eastern Canada with a production of 700 adt/d of high-grade bleached pulp was the case study. The Pulp and Paper industry is Canada's premier industry. It is characterized by large thermal energy and water consumption. Rising energy costs and more stringent environmental regulations have led the industry to refocus its efforts toward identifying ways to improve energy and water conservation. Energy and water aspects are usually analyzed independently, but in reality they are strongly interconnected. Therefore, there is a need for an integrated methodology, which considers energy and water aspects, as well as the optimal utilization and production of the utilities. The methodology consists of four successive stages. The first stage is the base case definition. The development of a focused, reliable and representative model of an operating process is a prerequisite to the optimization and fine tuning of its energy performance. A four-pronged procedure has been developed: data gathering, master diagram, utilities systems analysis, and simulation. The computer simulation has been focused on the energy and water systems. The second stage corresponds to the benchmarking analysis. The benchmarking of the base case has the objectives of identifying the process inefficiencies and to establish guidelines for the development of effective enhancement measures. The studied process is evaluated by a comparison of its efficiency to the current practice of the industry and by the application of new energy and exergy content indicators. The minimum energy and water requirements of the process are also determined in this step. The third stage is the core of the methodology; it represents the formulation of technically feasible energy enhancing options. Several techniques are applied in an iterative procedure to cast light on their synergies and counter-actions. The objective is to develop a path for improving the process so as to maximize steam savings while minimizing the investment required. The fourth stage is the implementation strategy.


identifier: Masson, L. (2009). Évaluation du gain de sécurité relié au rehaussement d'une digue munie d'un élément d'étanchéité rigide  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le but de ce mémoire est de mettre au point un modèle capable de traduire le comportement d'une digue hybride de type remblai-rideau rigide lorsqu'elle est soumise à un déversement. Basé sur l'architecture connue des «blocs multiples» du Corps des ingénieurs des États-Unis, le modèle incorpore, à la fois, un élément géotechnique relié au glissement et un autre, structural, relié à la flexion et au cisaillement. L'élément géotechnique se traduit par une succession de plans de glissement qui croisent la composante structurale de façon sécante. L'élément structural utilise les contraintes en flexion et cisaillement d'une poutre cantilever. Lorsque ces deux éléments agissent de concert, le modèle comportemental est alors en mesure d'identifier et de quantifier le facteur de sécurité minimal. Des essais ont été menés au laboratoire d'hydraulique de l'École Polytechnique de Montréal afin de vérifier la pertinence du modèle comportemental. Une section transversale unitaire inspirée de la digue Moncouche, un ouvrage de type remblai-rideau rigide situé à l'est du lac Kénogami, au Québec, a été reproduite, à l'échelle, de façon à subir des déversements et à s'éroder. La section d'essai était munie d'un rideau métallique doté de jauges mesurant les microdéformations. Au moyen de la loi de Hooke associant les microdéformations  aux contraintes , nous avons pu comparer les nombres de microdéformations observés à ceux prédits par le modèle comportemental. Après ajustement, nous avons conclu que ce modèle était apte à traduire l'expérience du laboratoire et pouvait aussi supporter un usage prédictif in situ. Nous avons procédé à des simulations de déversement correspondant à l'état de 1995 de la digue Moncouche, de même qu'à son état de rehaussement projeté de 2002. Les profondeurs d'érosion, les largeurs de brèche, l'épaisseur des lames d'eau déversantes, les débits de brèche et l'échelle temporelle ont été adaptés et fournis au modèle comportemental. Ainsi, les facteurs de sécurité ont pu être estimés en fonction de l'érosion, de même que les temps de rupture du rideau de béton, les débits, l'hydrogramme de rupture et le gain de sécurité associé au rehaussement. En dépit de ses limites, nous estimons que le modèle comportemental Moncouche constitue une percée intéressante dans la compréhension et la prédiction de ce type de digues hybrides lorsqu'elles sont soumises à des déversements, à des mises en eau, à des crues ou même à de simples variations des niveaux d'exploitation. Nous sommes également d'avis que les ouvrages de retenue, lorsqu'ils sont précisément caractérisés, peuvent être mieux étudiés et compris. La connaissance approfondie de chaque ouvrage et de son hydrogramme de rupture se traduisent alors par une gestion mieux adaptée et plus sécuritaire.  ABSTRACT: The objective of this project is to develop a physical model capable of analysing the behaviour of a hybrid dyke, featuring an embankment and a structural core wall, when it is subjected to an overflow. Based on the Multiple Wedge Analysis Method developed by the U.S. Army Corps of Engineers, the model combines both geotechnical and structural elements. The geotechnical element creates slip planes secant to the core wall, while the structural element calculates the bending and shear stresses generated within this component which acts as a cantilever beam. Together, these two elements enable the model to predict the dyke's minimum safety factor. The model is verified using data obtained during flume tests conducted in the hydraulics laboratory of l'École Polytechnique de Montréal, where a model of the Moncouche dyke was built. A unit section of this hybrid structure, situated on Lake Kenogami in the Province of Québec, was constructed in such a way as to permit an overflow and the progressive erosion of its leeward side. The dyke's core was reproduced using an aluminum plate installed at the structure's center. Strain gauges measured it's deformation. Linking the stresses acting on the plate with the observed strain using Hooke's Law, made it possible to compare the model predictions with the measurements obtained. It is concluded that the behavioural model adequately predicted the results observed during the flume tests and could furthermore be used for in situ forecasting. Simulations employing the physical model and in the laboratory were conducted using the Moncouche dyke's 1995 characteristics as well as it's projected 2002 characteristics featuring an elevated crest. The erosion depth, breach width, nappe thickness, breach discharge and time scale were all adapted and incorporated into the behavioural model. It was thus possible to express the safety factors, structural core wall failure time and breach hydrograph as a function of the ongoing erosion. An analysis of the gain in security achieved by elevating the dyke's crest was also completed. In spite of it's limitations, the model constitutes a new insight into the comprehension and prediction of the behaviour of hybrid dykes when they are subjected to overflows, priming, highwater or variable exploitation levels. Considering the dyke's characteristics and the corresponding breach hydrograph leads to better suited and safer management techniques.


identifier: Saenz de Ugarte, B. (2009). Aide à la prise de décision en temps réel dans un contexte de production adaptative  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La dynamique des marchés a évolué et les entreprises manufacturières ont dû s'adapter pour rester compétitives. Une usine se définissait historiquement par les biens qu'elle produisait. La valeur de ces biens était évaluée avant tout par leurs composants. Mais sous la pression du marché et de son dynamisme accru, les usines souhaitant rester compétitives deviennent de plus en plus des centres de service. Cela provoque des changements et des problèmes de gestion pour lesquels elles n'étaient pas préparées. L'efficacité économique de la création de valeur n'est plus aujourd'hui la seule propriété des produits, mais se déplace vers les processus. Cela signifie que les potentiels qui seront décisifs ne sont pas à chercher dans les capacités des produits, mais dans les capacités des processus. En effet, la mondialisation accroit l'anonymat des produits tout au long de chaînes d'approvisionnement plus longues et plus complexes. Toute entreprise souhaitant se démarquer de la compétition doit proposer à ses clients de la valeur ajoutée additionnelle tels qu'une flexibilité accrue, des délais de livraison plus courts, un meilleur respect des délais, un plus grand choix d'options. Ces propriétés sont le fruit des processus. Leur valeur ajoutée se transfère à leur résultat et donc au client. Une des conditions nécessaires à la transparence des processus est leur capacité à coller en temps réel au flux de valeur de l'entreprise. Les processus doivent être en mesure de s'adapter aux conditions changeantes de l'environnement, de réagir à des événements imprévus et de résoudre ces difficultés en collaborant. C'est à ces conditions qu'ils pourront devenir des processus adaptatifs. Cette thèse s'intéresse aux processus de réordonnancement en milieu industriel. Elle vise l'implantation de composantes d'aide à la prise de décision en temps réel ainsi que des mécanismes de boucle rétroactive intégrant l'optimisation et les techniques de simulation au sein d'applications ERP et MES permettant ainsi de connecter l'atelier de production au reste de l'entreprise. La plateforme qui a été mise en place permet de répondre en temps réel aux divers aléas survenant dans l'atelier et peut être étendue au-delà de la problématique de l'ordonnancement.  ABSTRACT: The market dynamics have evolved and manufacturing facilities have followed this trend to stay competitive. The classic factory has been defined by its manufactured goods. The value of these goods has been measured primarily by their material components. But under the market pressure and its increasing dynamism, factories wishing to stay competitive are becoming modern service centers. It has resulted in management problems for which many companies are not yet prepared. Today, the economic efficiency of value creation is not a property of the products but rather of the process. It means the decisive potentials of companies are to be found not so much in their production capability but in their process capability. Indeed, increasing globalization is necessarily leading towards more anonymous products out of long supply chains. Any enterprise wishing to stand out from the competition in the future needs a strategy which offers the customer an additional added value, such as, for example, high flexibility, short delivery times, high delivery reliability, and wide range of variants. These properties are created by the processes. The requirement for process capability gives rise in turn to the requirement that all value-adding processes be geared to the process result and thus to the customer. A necessary condition of process transparency is the ability to map the company's value stream in real time. Processes must be able to adapt to environmental changing conditions, react to unforeseen events and to solve these difficulties by collaborating. Under these conditions they can be called adaptive processes. This thesis focuses on scheduling process in manufacturing environments. The main objective is to implement real time decision-making support components as well as feedback loop mechanisms integrating optimization and simulation techniques in ERP and MES applications allowing connecting the shop floor to the rest of the enterprise. The proposed platform responds in real time to various events occurring on the shop floor and may be extended beyond the scheduling issue. The works developed during this thesis are based on four published, accepted or submitted papers to specialized papers:


identifier: Ben Abdelghani, F. (2009). Analyse numérique des écoulements et du transport de contaminants dans les rejets miniers entreposés dans les massifs rocheux fracturés  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le maintien de la qualité de l'environnement et la conservation des ressources naturelles sont essentiels pour l'avenir de l'humanité. L'eau est une des ressources les plus importantes de la planète. La présence de plus en plus fréquente de pollution dans les sols et les eaux souterraines incite à utiliser les outils numériques puissants et adaptés à l'étude et à la prévision de l'écoulement et la migration des contaminants autour des sources de rejets. L'industrie minière, malgré qu'elle joue un rôle important dans l'économie du Canada, génère des eaux contaminées et une quantité importante des rejets qu'il faut bien gérer. Ces rejets miniers peuvent être entreposés dans les fosses à ciel ouvert ou enfouis dans les excavations souterraines. Les écoulements à travers ces rejets, s'ils ne sont pas bien contrôlés, peuvent constituer un risque important pour la contamination de l'environnement. Dans la nature, les roches sont constituées d'un assemblage de minéraux qui forment un squelette solide, et des vides qui permettent les transferts des fluides. Ces vides sont généralement représentés par les pores ou les fractures. Les fractures se produisent lorsque la contrainte locale excède le seuil de rupture de la roche. Dans les massifs rocheux fracturés, souvent caractérisés par une matrice de très faible perméabilité, l'écoulement du fluide est focalisé dans les fractures et il devient donc fortement hétérogène.  L'objectif principal de cette thèse porte sur l'analyse numérique des écoulements et du transport de contaminants autour des rejets miniers lorsqu'ils sont entreposés dans les massifs rocheux fracturés. Le code HydroGeosphere (Therrien et al., 2005) a été utilisé pour cette fin. Ce code 3D permet de simuler l'écoulement variablement saturé et le transport de contaminants dans les milieux fracturés. Un couplage hydromécanique indirect entre les codes HydroGeosphere et Phase2 (Rocscience, 2003) et le modèle CSDS (Simon, 1999) a été développé et appliqué afin d'étudier l'effet des contraintes et de la pression d'eau sur le comportement des fractures et le changement de leur ouverture.Les simulations réalisées pour une fosse axisymétrique sous des conditions d'un écoulement non saturé et en régime transitoire ont montré que l'écoulement de l'eau et le transport de contaminants dépendent essentiellement du type du matériau de la fosse, des conditions initiales et aux limites fixées ainsi que de la nature du massif rocheux avoisinant (homogène ou fracturé). La présence des fractures affecte l'écoulement et le transport de contaminants de façon significative. Dans certains cas, l'écoulement important à travers les fractures produit une désaturation du système. La migration des contaminants est nettement plus prononcée lorsque le massif rocheux est fracturé.Les résultats des simulations présentées au chapitre 5 ont mis en évidence l'effet du  gradient hydraulique régional lorsque les rejets sont entreposés dans une fosse symétrique. L'effet du gradient est plus prononcé en présence des fractures dans le roc, et la migration des contaminants est plus significative. Les contaminants atteignent alors des distances plus élevées. On montre aussi (chapitre 6) que les excavations souterraines perturbent l'écoulement et modifient la distribution des charges hydrauliques. Il n'y a pas une perte de charge dans la zone d'influence du chantier remblayé même lorsque celui-ci est remblayé avec des rejets. La présence d'une fracture horizontale à proximité du chantier influence beaucoup les écoulements et le transport des contaminants, surtout lorsqu'elle est située juste à la surface du chantier.Enfin, les résultats obtenus avec la méthode de couplage hydromécanique indirect dévéloppée durant la thèse reflètent l'effet du changement des contraintes et de la pression d'eau autour des fractures sur le changement de leur ouverture. Cette variation d'ouverture le long des joints influence l'écoulement et la migration des contaminants.Toutes les simulations réalisées à l'aide du code HydroGeosphere ont mis en évidence le rôle primordial des fractures dans le contrôle de l'écoulement et le transport de contaminants dans les rejets miniers. Ainsi, il s'avère très important de considérer les fractures ou le système de fractures présent dans le roc de façon discrète afin de ne pas sous-estimer la migration de contaminants.  ABSTRACT: Environment quality control and natural resources conservation are essentials for humanities' future. Water is one of the most important resources of our planet. The increase of soil and groundwater pollution incite to use powerful and adapted numerical codes for studying and predict water flow and contaminant transport around waste storage sites. Mining industry, despite its important role in the Canadian economy, produce contaminated water and a great quantity of mining wastes that must be managed. Mining wastes can sometimes be disposed into open pit or into underground excavations. In nature, rock is composed of assembled minerals forming the solid matrix, and voids enhancing fluid transfer. These voids are usually pores or fractures. Fractures are produced when local stress exceeds the local strength. In fractured media, characterized by very low matrix permeability, water flow is focalized in fractures.The principal aim of this project is numerical analysis of water flow and contaminant transport through mining wastes disposed into fractured rock mass. Different cases were considered depending on the mode of mining wastes disposal and the type of filling material. Numerical simulations using HydroGeosphere code were realized. This code allows simulation of saturated – non saturated water flow and contaminant transport through fractures and fractured media. An indirect hydromechanical coupling methodology was developed between HydroGeosphere, Phase2 and CSDS model. This methodology allows us to study the effect of water pressure and applied stresses on fracture behaviour and change of its aperture.Numerical simulations realized for an axisymmetric open pit under non saturated and transient flow conditions showed that water flow and transport of contaminants depend on filling material, initial and boundary conditions and also nature of roc mass (homogeneous roc or fractured roc). Presence of fractures has a great effect on water flow and transport of contaminants. Contaminant migration is more pronounced when roc is fractured.Results of numerical simulations realized in chapter 5 highlights the effect of hydraulic regional gradient when mining wastes are disposed into a symmetric open pit. Regional gradient effect is more pronounced in presence of fractures. Contaminant migration was more significant with fractures than for homogeneous roc and contaminants could reach more important distance.In chapter 6 of this thesis we showed that when mining wastes are disposed into underground excavations, backfilling a stope modifies water flow and hydraulic heads distribution. Also, presence of a single fracture in the vicinity of excavation has affected results of water flow and contaminant transport, especially when it is localized near excavation surface.Finally, results obtained with indirect hydromechanical coupling methodology highlighted stress and water pressure effects around fracture on its aperture change. This aperture variability along fracture could influence water flow and contaminant transport.All simulations realized with HydroGeosphere code highlighted fracture key role on control of water flow and transport of contaminants through mining wastes. Thus, it is very important to consider discretely fractures of system of fractures present in the roc to avoid contaminant migration underestimation.


identifier: Guiassa, R. (2009). Compensation des erreurs d'usinage par le processus intermittent d'inspection  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La procédure de compensation par le processus intermittent d'inspection est une procédure de compensation des erreurs d'usinage utilisant la machine-outil pour inspecter le profil réalisé en semi-finition pour ajuste la trajectoire d'outil en finition. Les erreurs pouvant être détectées par l'inspection sur la machine-outil sont celles causées par l'usure et les défauts de la géométrie de l'outil de coupe et le fléchissement de l'outil et/ou de la pièce durant l'usinage. Ces erreurs sont divisées en deux composantes: une R ε dépend de la profondeur de coupe et l'autre 0 ε ne dépend pas de la profondeur de coupe. L'inspection après la semi-finition fournit ces deux erreur combinées T ε , la procédure de séparation est basée sur l'annulation de la profondeur de coupe pour un court profil inspectable, l'erreur détectée est 0 ε . La profondeur de coupe est considérée en relation linéaire avec l'erreur R ε pour chaque position de la trajectoire. Par conséquent, la trajectoire d'outil en finition est ajustée par la correction calculée en utilisant ces deux erreurs et en introduisant l'effet de la profondeur de coupe. Trois méthodes sont développées dans ce mémoire: la première mesure la profondeur réelle de coupe par l'inspection avant et après usinage, la deuxième ignore une inspection pour réduire le temps du non-usinage et la troisième introduit la variation de la rigidité de la pièce causée par l'enlèvement de la matière. La validation expérimentale pour un trajet linéaire et un autre circulaire montre l'efficacité de la technique proposée.  ABSTRACT: The compensation by the process intermittent gagging is a procedure to compensate machining errors using the machine tool to inspect the semi-finished cut and adjusts the tool path in the finished cut. On machine measurement can detect only errors caused by: tool wear and tool imperfect geometry and tool-part deflection under machining loads. These errors are divided into two components: one R ε depends on the depth of cut and other 0 ε independent of the depth of cut. OMM inspection produced only the combination T ε of these errors, the separation procedure is based on the depth of cut cancelling for a short inspectable profile and 0 ε is the correspond error detected. Linear relationship between the depth of cut and R ε is considered for each nominal position. Therefore, tool path adjustment of the finished cut is calculated using these two errors and by introducing the depth of cut effect. Three methods are developed in this paper: the first measure the actual depth of cut by inspection before and after machining, the second ignore one inspection to reduce the unproductive time and the third introduced the variation of the part rigidity caused by material removing. Experimental validation for the linear and circular profiles shows the effectiveness of the proposed strategy.


identifier: Megret, S. (2009). Balancement de ligne et assignation de tâches aux employés : modèle mathématique et application au domaine aéronautique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis de nombreuses années, le balancement des lignes d'assemblage et la gestion des ressources humaines sont étudiés par la communauté scientifique. Les chercheurs développent de plus en plus de modèles mathématiques permettant de résoudre des problèmes de plus en plus complexes dans des domaines très variés. Cependant, le projet qui suit porte sur un domaine peu étudié du fait de ses particularités industrielles. Il est vrai que les lignes d'assemblage comme celle de finition intérieure dans l'aéronautique ne se comportent pas comme les lignes d'assemblage traditionnelles. Le faible volume de production est, entre autres, un critère démarquant ce type de ligne. Ce mémoire va présenter un algorithme permettant d'assigner des tâches à des postes, mais également, un modèle mathématique assignant ces tâches à des employés spécifiques. Ces deux assignations se font sous les contraintes principales de précédence et de compétence de la main-d'oeuvre. En effet, l'industrie aéronautique a besoin de main-d'oeuvre très qualifiée dans des spécialités précises, n'importe quel employé ne peut exécuter toutes les tâches qui permettront de mener à bien le projet. Lors de l'élaboration du modèle, un plan d'expérience a été développé afin de voir s'il était robuste et permettait de résoudre des problèmes de taille industrielle. Des facteurs variables ont donc été utilisés afin de couvrir au maximum la réalité industrielle, parmi eux se retrouve le nombre de spécialités sur un même poste de travail, les types d'antécédence et la durée élémentaire des tâches. L'exemple proposé par la suite a été élaboré grâce aux données industrielles fournies par une entreprise de la région. L'objectif à atteindre a été d'organiser au mieux les postes de travail en minimisant le nombre d'employés total du fait des coûts importants que cette main-d'oeuvre très qualifiée engendre. La résolution du modèle mathématique s'est faite de façon exacte ce qui a engendré des limitations sur la taille des problèmes pouvant être résolus dans un temps raisonnable.  ABSTRACT: Since many years, assembly line balancing and human resources management are studied by scientists. Researchers develop, in various contexts, more and more mathematics models to solve more and more complex problems. However, the following project deals with a part less studied due to its industrial constraints. Assembly lines like interior fittings in aerospace industry are admittedly quite different than traditional ones. The low volume of production is, as example, a criterion which makes them different. This memoir will present an algorithm that assigns tasks to stations and a mathematic model that assigns tasks to a specific employee. Both assignments are under two major constraints: precedence and competency. Indeed, the aerospace industry needs to have really qualified employees in specific specialities. All the employees do not have the skills to complete all tasks that are necessary to succeed in fulfilling the project. When the model was developed, an experiment plan has been drawn up to test it and see if it can solve industrial problems. Some variables were used to cover as well as possible the industrial reality. Among them, we can find the number of competencies on a station, the kind of precedence and the task time. The proposed example has been developed thanks to industrial data given by a regional company. The objective was to organize stations in minimizing as well as possible the total number of employees. Indeed, they are very expensive because of their competencies. The mathematic model was solved in an exact method, which generated some limitations on the size of the problems that have to be solved in a moderate time.


identifier: Navaee-Ardeh, S. (2009). Design, Experimentation, and Modeling of a Novel Continuous Biodrying Process  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La production massive de boue provenant de l'industrie des pâtes et papiers rend la gestion efficace de cette boue un problème grandissant et critique pour l'industrie des pâtes et papiers. Ceci est dû aux hauts coûts d'enfouissement et de transport, ainsi que des cadres de normalisation complexes pour les options d'épandage et de compostage. Les défis concernant le séchage mécanique des boues se sont aggravés dans plusieurs usines dus à la progression de la récupération interne de fibre complémentée par une augmentation de la production de boue secondaires, ce qui résulte en une boue mixte avec une haute proportion de matière biologique, qui est difficilement asséchée mécaniquement. Dans cette thèse, un réacteur de bio-séchage en continu novateur a été conçu et développé pour sécher la boue mixte d'usine de pâtes et papiers à un niveau de solide permettant la combustion sécuritaire et économique pour la récupération d'énergie dans une chaudière à combustion de biomasse. En plus de l'aération forcée, le procédé de séchage est amplifié par la génération de chaleur biologique provenant de l'activité microbienne des bactéries mésophiles et thermophiles naturellement présentes dans la boue. Ceci rend le procédé de bio-séchage plus attrayant comparativement à des technologies de séchages conventionnelles, puisque le réacteur est un procédé auto-chauffant. Le réacteur est divisé en quatre compartiments nominaux, sur le vertical, et la boue bouge de haut vers le bas du réacteur. Les temps de résidence étudiés ont été de 4-8 jours, ce qui est 2-3 fois plus court que les temps de résidence avec le réacteur de bioséchage en mode batch et ce pour des siccités finales de la boue semblables. Une analyse des variables du procédé a été performée pour déterminer les variables clés du procédé de bio-séchage en continu. Les paramètres ayant été étudiés sont : la biomasse en terme du pH et du ratio C/N, le temps de résidence, le recyclage de la boue bio-séchée et le profile de l'humidité relative à la sortie. Deux de ces paramètres ont été reconnus comme ayant le plus d'impact sur le bio-séchage en continu : le type de biomasse en terme de nutriments (ratio C/N), une variable incontrôlable, et le profile d'humidité relative à la sortie, une variable contrôlable. Le type de biomasse est fixé par choix, donc l'influence du profil d'humidité relative à la sortie a été étudiée sur la performance générale et celle en deux dimensions du réacteur de bio-séchage en continu. La meilleure efficacité, avec le bio-séchage, a été obtenue avec un profil d'humidité relative à la sortie qui contrôle l'évaporation d'eau interstitielle et libre à la température de bulbe humide pour le 1er et 2e compartiments du réacteur et l'évaporation d'eau liée et de surface à la température de bulbe sèche dans le 3e et 4e compartiments.  ABSTRACT: Massive production of sludge in the pulp and paper industry has made the effective sludge management increasingly a critical issue for the industry due to high landfill and transportation costs, and complex regulatory frameworks for options such as sludge landspreading and composting. Sludge dewatering challenges are exacerbated at many mills due to improved inplant fiber recovery coupled with increased production of secondary sludge, leading to a mixed sludge with a high proportion of biological matter which is difficult to dewater. In this thesis, a novel continuous biodrying reactor was designed and developed for drying pulp and paper mixed sludge to economic dry solids level so that the dried sludge can be economically and safely combusted in a biomass boiler for energy recovery. In all experimental runs the economic dry solids level was achieved, proving the process successful. In the biodrying process, in addition to the forced aeration, the drying rates are enhanced by biological heat generated through the microbial activity of mesophilic and thermophilic microorganisms naturally present in the porous matrix of mixed sludge. This makes the biodrying process more attractive compared to the conventional drying techniques because the reactor is a self-heating process. The reactor is divided into four nominal compartments and the mixed sludge dries as it moves downward in the reactor. The residence times were 4-8 days, which are 2-3 times shorter than the residence times achieved in a batch biodrying reactor previously studied by our research group for mixed sludge drying. A process variable analysis was performed to determine the key variable(s) in the continuous biodrying reactor. Several variables were investigated, namely: type of biomass feed, pH of biomass, nutrition level (C/N ratio), residence times, recycle ratio of biodried sludge, and outlet relative humidity profile along the reactor height. The key variables that were identified in the continuous biodrying reactor were the type of biomass feed and the outlet relative humidity profiles. The biomass feed is mill specific and since one mill was studied for this study, the nutrition level of the biomass feed was found adequate for the microbial activity, and hence the type of biomass is a fixed parameter. The influence of outlet relative humidity profile was investigated on the overall performance and the complexity index of the continuous biodrying reactor. The best biodrying efficiency was achieved at an outlet relative humidity profile which controls the removal of unbound water at the wet-bulb temperature in the 1st and 2nd compartments of the reactor, and the removal of bound water at the dry-bulb temperature in the 3rd and 4th compartments.


identifier: Jaafar, W. (2009). Analyse des performances de réseaux coopératifs à relais multiples  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans une communication coopérative, des nœuds relais coopèrent conjointement avec un nœud source afin de transmettre ses informations vers sa destination. Ceci permet d'augmenter la fiabilité de la communication lorsque le canal entre la source et la destination est de mauvaise qualité.Les communications coopératives à plusieurs relais présentent un intérêt grandissant dans le domaine des communications. En effet, la présence de plusieurs relais favorise l'exploitation des propriétés des systèmes MIMO telles le Multiplexage Spatial (SM) et la diversité. Cependant, plusieurs techniques de communication à relais multiples se limitent au modèle avec des relais à une seule antenne. De plus, les modèles de communication supposent une connaissance parfaite du canal de transmission au récepteur, ce qui ne reflète pas le cas réel d'une transmission sur un canal radio à évanouissements. Finalement, la communication coopérative à sauts multiples (à plusieurs niveaux de relais) a été étudiée partiellement. Les travaux antérieurs se sont limités à des modèles simples de réseau (généralement à deux sauts) et à des transmissions avec codage spatio-temporel unitaire. Afin de remédier à toutes ces limitations du modèle de communication coopérative à relais multiples, nous développons et analysons des modèles qui intègrent chacune de ces contraintes.Le premier modèle développé considère des relais à plusieurs antennes exploitant les techniques de transmission Amplify-and-Forward (AF) ou bien Decode-and-Forward (DF) avec une connaissance parfaite ou imparfaite des canaux de transmissions aux récepteurs. Les relais utilisent un codage spatio-temporel distribué (pour augmenter la diversité) ou le multiplexage spatial distribué (pour accroitre le taux de transmission). Dans le but d'améliorer la fiabilité de la communication à un taux de transmission fixe, nous proposons une technique de communication adaptative décentralisée basée sur la sélection entre le codage spatio-temporel et le multiplexage spatial à une valeur de SNR (rapport signal- à -bruit) donnée.Enfin, nous développons et analysons le modèle de la communication coopérative à plusieurs sauts (à plusieurs niveaux de relais) de transmission. Nous développons l'analyse du modèle de communication coopérative avec un nombre de sauts supérieur à trois, où le codage spatio-temporel est utilisé à un ou plusieurs niveaux de relais. Les résultats des simulations montrent les gains de performances et les comportements (en termes d'erreur) des nouveaux modèles de transmission développés. Ceci nous a permis de comprendre le comportement du réseau coopératif avec les techniques de transmissions proposées et d'en extraire les structures de réseau et techniques de transmission offrant les meilleures performances en taux d'erreur binaire.  ABSTRACT: In a cooperative communication system, a set of relay nodes works jointly with a source node in order to forward its information to the destination. This technique permits to increase the reliability of the communication when the direct link is corrupted.Cooperative communications with multiple relays have an important interest in telecommunications. By the presence of multiple relay nodes, point-to-point MIMO properties such as spatial multiplexing and diversity could be exploited in this new type of communications. Meanwhile, many cooperation techniques with multiple relays are limited to the model where the relays are single antenna. Moreover, the system models assume a perfect Channel State Information (CSI) at the receiver, which is not the real case for a fading channel. Finally, multi-hop cooperative communication has been treated partially. The authors were limited in their works to double hops networks (generally small number of hops) and to transmissions with space-time coding with unitary code matrices. In order to rectify these limitations in the system model of cooperative communications with multiple relays, we develop and analyze system models that include each of these constraints.The first developed system model assumes MIMO relay nodes using AF or DF transmission techniques with a perfect CSI or imperfect CSI at the receivers. The relay nodes exploit distributed space-time coding (to strengthen the communication) or distributed spatial multiplexing (to increase the transmission rate). To increase the communication reliability at a fixed transmission rate, we propose a decentralized selection technique between space-time coding and spatial multiplexing based on the estimated SNR.Finally, we develop and analyze the model of a multi-hop cooperative communication. We develop the analysis of the multi-hop (multi-levels) cooperative communication model where the space-time coding is used at one or many relays' levels. The simulation results show the performance gains and the behaviors (in error rates) of the new developed system models. This help us to understand better the behavior of the cooperative system using the proposed transmission techniques and then extract the network structure and transmission technique providing the best error rate performances.


identifier: Abdellahi, A. (2009). Étude de sûreté du SCWR par prise en compte du couplage neutronique-thermohydraulique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le forum génération IV est une initiative internationale dont l'objectif est de concevoir à l'horizon 2050 des réacteurs de nouvelle génération. Ces derniers devront produire moins de déchets radioactifs, présenter une sûreté accrue, résister à la prolifération militaire et être moins coûteux que les réacteurs actuels. Le SCWR (SuperCritical Water Reactor) est le réacteur de génération IV le plus à l'étude au Canada. La version canadienne du SCWR est, tout comme les réacteurs actuels de type CANDU-6, un réacteur à tubes de force. Le caloporteur, sous forme d'eau légère supercritique, circule à l'intérieur des tubes de forces dans lesquels se trouvent le combustible enrichi. L'ensemble des tubes de force baigne dans un milieu modérateur constitué d'eau lourde. Le maintien du caloporteur supercritique à des températures élevées permettra d'obtenir un rendement thermique d'environ 45%, par rapport au 30-35% des réacteurs CANDU-6 actuels.  Malgré l'importance de la sûreté dans la conception des réacteurs de génération IV, les analyses de sûreté du SCWR sont encore peu nombreuses. Le présent projet s'inscrit dans cette démarche, en proposant une première étude de sûreté du SCWR par prise en compte du couplage neutronique-thermohydraulique. L'objectif de ce projet est d'analyser le comportement de la réactivité du SCWR en réponse à des variations de puissance et des paramètres d'opération thermohydrauliques du réacteur (débit, température d'entrée du caloporteur et pression de sortie).  L'analyse a été effectuée par comparaison avec le CANDU-6 et a été mise à bien à l'aide de l'outil de couplage neutronique-thermohydraulique ARTHUR, développé à l'École Polytechnique de Montréal. Cet outil, spécialisé pour le traitement du CANDU- 6, permet de coupler les résultats d'un code  thermohydraulique programmé en FORTRAN 90 aux résultats de codes neutroniques. ARTHUR a dû être modifié pour  ABSTRACT: The Generation IV Forum is an international initiative that aims at designing improved nuclear reactors. These reactors should come into production in the next 40 years. Generation IV reactors will produce less radioactive waste, will have enhanced safety features, will resist nuclear proliferation and will be less expensive than current nuclear reactors. The SCWR (SuperCritical Water Reactor) is the main Generation IV concept being studied in Canada. The Canadian version of the SCWR follows the pressure tube reactor concept, much like today's CANDU-6. However, the SCWR uses light water as coolant and slightly enriched uranium as fuel (4.25%). The pressure tubes are contained in heavy water, which acts as moderator. Maintaining the coolant at supercritical pressures will allow the reactor to reach higher thermal efficiencies than the CANDU-6 (45% compared with 30%-35%).  Although safety is a key issue in Generation IV reactors, very few SCWR safety studies have been conducted so far. This project aims at addressing this issue by proposing a safety study that takes into account the coupling between neutronic and thermalhydraulic phenomena. Our objective is to analyze how the reactivity of the SCWR is affected by the total power of the reactor and by thermalhydraulic parameters such as the coolant's mass flow rate, the coolant's entry temperature and the coolant's pressure.  This analysis was done in comparison with CANDU-6 reactors. The neutronicthermalhydraulic coupling was put into place using the ARTHUR code, developed at Ecole Polytechnique de Montreal. ARTHUR allows data exchange between internal thermalhydraulic functions programmed in FORTRAN 90 and external neutronic codes. This tool was designed to simulate CANDU-6 reactors and therefore had to be adapted to take into account the presence of a supercritical coolant. The iterative solution procedure of the thermalhydraulic equations was also simplified to decrease


identifier: Hamelin, B. (2009). Accélération d'une approche régularisée de reconstruction en tomographie à rayons X avec réduction des artéfacts métalliques  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce travail porte sur l'imagerie par tomographie à rayons X des vaisseaux périphériques traités par angioplastie avec implantation d'un tuteur endovasculaire métallique.  On cherche à détecter le développement de la resténose en mesurant la lumière du vaisseau sanguin imagé.  Cette application nécessite la reconstruction d'images de haute résolution.  De plus, la présence du tuteur métallique cause l'apparition d'artéfacts qui nuisent à la précision de la mesure dans les images reconstruites dans les appareils tomographiques utilisés en milieu clinique. On propose donc de réaliser la reconstruction à l'aide d'un algorithme axé sur la maximisation pénalisée de la log-vraisemblance conditionnelle de l'image.  Cet algorithme est déduit d'un modèle de formation des données qui tient compte de la variation non linéaire de l'atténuation des photons X dans l'objet selon leur énergie, ainsi que du caractère polychromatique du faisceau X.  L'algorithme réduit donc effectivement les artéfacts causés spécifiquement par le tuteur métallique.  De plus, il peut être configuré de manière à obtenir un compromis satisfaisant entre la résolution de l'image et la variance de l'image reconstruite, selon le niveau de bruit des données.  Cette méthode de reconstruction est reconnue pour donner des images d'excellente qualité.  Toutefois, le temps de calcul nécessaire à la convergence de cet algorithme est excessivement long.  Le but de ce travail est donc de réduire le temps de calcul de cet algorithme de reconstruction itératif.  Cette réduction passe par la critique de la formulation du problème et de la méthode de reconstruction, ainsi que par la mise en oeuvre d'approches alternatives.  ABSTRACT: This thesis is concerned with X-ray tomography of peripheral vessels that have  undergone angioplasty with implantation of an endovascular metal stent.  We  seek to detect the onset of restenosis by measuring the lumen of the imaged  blood vessel.  This application requires the reconstruction of high-resolution  images.  In addition, the presence of a metal stent causes streak artifacts  that complicate the lumen measurements in images obtained with the usual  algorithms, like those implemented in clinical scanners.  A regularized statistical reconstruction algorithm, hinged on the maximization  of the conditional log-likelihood of the image, is preferable in this case.   We choose a variant deduced from a data formation model that takes into  account the nonlinear variation of X~photon attenuation to photon energy, as  well as the polychromatic character of the X-ray beam.  This algorithm  effectively reduces the artifacts specifically caused by the metal structures.   Moreover, the algorithm may be set to determine a good compromise between  image resolution and variance, according to data noise.  This reconstruction  method is thus known to yield images of excellent quality.  However, the  runtime to convergence is excessively long.  The goal of this work is to  reduce the reconstruction runtime.


identifier: Dufour, M. A. (2009). Essais dans un aquifère à partir de stimulations dans le puits  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La gestion de l'eau des eaux souterraines nécessite de connaitre précisément les caractéristiques (la transmissivité et l'emmagasinement) de l'aquifère qui la contient. Aujourd'hui, seuls les essais de pompage sont fréquemment utiliser afin d'obtenir ces valeurs sur une grande échelle. Ils nécessitent la mise en place d'un puits et de plusieurs piézomètres, l'utilisation d'une pompe et un délai de réalisation parfois long. Des méthodes existent afin de traiter les variations du rabattement, mais elles concernent des cas idéaux, en considérant par exemple que le diamètre des piézomètres et du puits est nul. De plus, il serait intéressant de développer une autre méthode, indépendante des essais de pompage, afin d'évaluer les paramètres de l'aquifère. Le présent mémoire se penche donc à la fois sur l'étude de l'influence des tuyaux lors d'essai de pompage, et la mise en place, via une analyse numérique, d'essais de propagation d'une onde de pression sinusoïdale. Des études ont montré que les piézomètres et le puits influencent l'évolution du rabattement mesuré due à l'eau qui y est initialement stockée, à leur temps de réponse. Les méthodes conventionnelles d'analyse du rabattement (Theis, Cooper Jacob) donnent alors des valeurs d'emmagasinement supérieures et de transmissivité inférieures aux valeurs réelles. Des méthodes ont été développées afin de tenir compte de ces phénomènes, mais jamais en étudiant leur influence conjointe.  Deux campagnes d'essais de pompage ont été menées sur un site instrumenté. Pour chaque campagne deux essais ont été menés : l'un sans obturateur, le second avec obturateur. Les obturateurs sont des tubes pleins, utilisés pour les essais de choc hydraulique par exemple, qui permettent d'isoler les piézomètres de la pression atmosphérique, et que les variations de pression dans l'aquifère soit reflétées par une variation de pression dans le piézomètre. Les résultats des essais avec et sans obturateur ont été comparés et montrent une nette différence dans le comportement du rabattement. L'analyse montre que les transmissivités déterminées par les deux essais sont proches, alors que les emmagasinements sont différents. De plus, ils évoluent tous les deux en fonction de la distance au puits. Ainsi les transmissivités sont plus faibles proches du puits, alors que l'emmagasinement est plus élevé, ce qui est plus marqué dans le cas sans obturateur qu'avec obturateurs. On retrouve alors l'influence du temps de réponse des piézomètres, qui influencent principalement la valeur de la transmissivité, et celle de 'emmagasinement des tuyaux, qui influence la valeur de l'emmagasinement, les obturateurs permettant de limiter cette dernière. Quant au temps de retard, il est en grande partie dû au fait que les piézomètres ne sont pas crépinés sur toute leur hauteur. Un modèle numérique a été mis en place sur SEEP afin d'analyser les essais terrains et modéliser l'influence des paramètres sur les résultats. Trois séries de simulations ont été réalisées : l'une en ne considérant ni le temps de retard, ni l'emmagasinement des tuyaux, la seconde, en considérant uniquement l'emmagasinement des tuyaux, et la troisième en considérant les deux phénomènes. Les résultats montrent qu'il est possible seulement dans le cas considérant les deux phénomènes, d'obtenir des courbes similaires à celles des essais terrains et d'ainsi créer un modèle correspondant à la situation in situ. En complément des essais de pompage, il est possible d'utiliser des essais de propagation d'une onde sinusoïdale. Ils sont basés sur l'étude de la variation de la charge dans les piézomètres, induite par une onde d'amplitude et de phase connue. Ces méthodes ont été initialement utilisées dans les aquifères côtiers, en utilisant la marée comme source du signal. De nombreuses solutions théoriques existent pour différentes configurations de système côtier. Par extension, en appliquant un signal de caractéristiques connues dans un puits, on peut obtenir les valeurs des paramètres de l'aquifère, en utilisant une solution théorique, la variation d'amplitude et celle du déphasage. Une solution analytique considérant un aquifère à nappe captive, tenant compte du rayon du puits de pompage, a été utilisée comme base de l'étude numérique. Différentes configurations ont été étudiées, afin d'évaluer l'influence de la conductivité hydraulique et de l'emmagasinement de l'aquifère, et celle des paramètres de l'onde d'entrée. De plus, deux méthodes ont été développées afin d'obtenir une valeur de la diffusivité de l'aquifère à partir des essais terrains. La première, graphique, permet de valider le choix des paramètres de l'onde dans le puits et d'estimer rapidement la diffusivité, alors que la seconde, numérique, permet de calculer la diffusivité à partir de l'amplitude ou du déphasage. Cette analyse a été étendue à deux cas plus réalistes : le système d'aquifère et l'aquifère en pente. Le premier cas montre que les aquitards entourant la couche à nappe captive étudiée ont une grande influence sur la propagation de l'onde et doivent être pris en compte pendant l'analyse. Le second cas montre que dans la couche à nappe captive, l'onde garde le même comportement sur toute sa hauteur, et qu'il est juste nécessaire de faire attention à l'endroit où se situe la limite entre les deux couches.  ABSTRACT: The management of groundwater implies to know precisely the characteristics transmissivity and storage) of the aquifer. They require the establishment of a well and several piezometers, the use of a pump and last sometimes for a very long time. Methods exist to treat the variations of the hydraulic head, but they relate to ideal cases, considering for example that the diameter of the piezometers and well is zero. Moreover, it would be interesting to develop another method, independent of pumping tests to assess the parameters of the aquifer. This submission therefore focuses on both the study of the influence of pipe during pumping tests, and the establishment, through a numerical analysis, of a test using the propagation of a sinusoidal pressure wave. Studies have shown that the piezometers and wells influence the evolution of the measured drawdown due to their storage and to their response time. The conventional methods of analysis of the drawdown (Theis, Cooper Jacob) give higher values of storage and lower values of transmissivity than the real values. Methods have been developed to take into account these two phenomena, but never by studying their combined influence. Two pumping test campaigns were conducted on an instrumented site. For each campaign, two tests were conducted: one without packer, the second with packers. The packers are full tubes, used for hydraulic shock tests for example, which can isolate piezometers from the atmospheric pressure, and which permits the pressure variations in the aquifer to be reflected by a variation of pressure in the piezometer. The test results with and without packers were compared and show a marked difference in the behavior of the drawdown. The analysis shows that the transmissivity determined by the two tests are similar, while the storage is different. Moreover, they vary according to the distance from the well. Thus, the transmissivity is lower near the well, while the storage is higher, which is more pronounced in the case without packer than with packers. Then, the response time of the piezometers mainly affects the value of the transmissivity and the storage of the pipes influences the value of the storage, the use of packers can limit this latter effect. The response time is largely due to the fact that piezometers are not fully penetrating.  A numerical model has been implemented on SEEP to analyze the pumping tests and model the influence of the storage of the pipes and the time response on the results. Three sets of simulations were conducted: one by not considering either the delay time or the storage of the pipes, the second, by considering only the storage of the pipes, and the third by considering the two phenomena. The results show that only in the case with the two phenomena, it is possible to obtain curves similar to those of field drawdown. Testing wave propagation is based on the study of variation of the hydraulic head in the piezometers, induced by a wave, with known amplitude and phase shift. These methods are already used in coastal aquifers, using the tide as a source signal. Many theoretical solutions exist for different configurations of the coastal system. By extension, applying a signal of known characteristics in a well, we can obtain the parameters of the aquifer, using a theoretical solution, the variation of the amplitude and the phase shift. An analytical solution considering a confined aquifer and taking into account the radius of the pumping well has been used as a basis for the numerical study. Different configurations were studied to assess the influence of hydraulic conductivity and storage of the aquifer, and of the parameters of the input wave. In addition, two methods have been developed to obtain a value for the diffusivity of the aquifer from field data. The first, which is a graphical method, validates the choice of parameters of the wave in the well and quickly estimates the diffusivity, while the second which is numeral calculates the diffusivity from the amplitude or phase shift. This analysis was extended to two more realistic cases: aquifer system and sloped aquifer. The first case shows that aquitards surrounding studied confined aquifer layer have a great influence on the wave propagation and must be taken into account during analysis. The second case shows that in the confined aquifer layer, the wave keeps the same behavior over its entire height, and it is just necessary to pay attention to where the boundary lies between two layers.


identifier: Mankovsky, X. (2009). Champ distance d'un solide paramétrique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

title: Champ distance d'un solide paramétrique

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente une méthode novatrice de calcul du champ distance d'un solide paramétrique. Bien que de nombreux travaux aient déjà été préalablement réalisés sur le champ distance d'une géométrie polygonale, aucune solution n'avait encore été apportée pour obtenir celui d'une géométrie paramétrique. Le champ distance est un ensemble compact et fermé d'un espace euclidien, pour lequel est dénie en tout point la distance euclidienne minimale permettant de rejoindre la surface d'un solide. Le champ distance est calculé numériquement en résolvant une équation de transport basée sur l'équation Eikonal. L'équation Eikonal est une équation aux dérivées partielles du premier ordre, dites d'Hamilton-Jacobi. La résolution de l'équation Eikonal est un problème hyperbolique et non linéaire. Notre méthode repose sur le transport de conditions limites qui dépendent de la géométrie. L'information se propage le long des courbes caractéristiques à partir des conditions limites. Le caractère non linéaire du problème conduit à la formation de chocs, selon la loi de conservation hyperbolique. Nous avons utilisé une méthode de balayage, appelée Fast-Sweeping, pour résoudre l'équation Eikonal. Cette méthode consiste à discrétiser l'espace autour du solide à l'aide d'une grille cartésienne, puis à propager les conditions frontières en résolvant numériquement l'équation Eikonal selon un schéma de Godunov. La méthode de résolution peut être subdivisée en deux étapes. Dans un premier temps, il est nécessaire d'initialiser les conditions frontières. Dans un deuxième temps, l'équation Eikonal est résolue en utilisant plusieurs balayages alternés de Gauss-Seidel L'initialisation des conditions frontières est l'étape la plus importante et aussi la plus dicile à mettre en oeuvre lors du calcul du champ distance d'un solide. Les conditions limites sont constituées des noeuds limitrophes à la géométrie. Nous avons donc dû développer un algorithme permettant de détecter et d'initialiser précisément les noeuds frontières. Ces noeuds sont initialisés avec la valeur de la plus courte distance euclidienne permettant de rejoindre le solide. Cette distance minimale est obtenue en mesurant la longueur entre le noeud et sa projection sur la surface du solide.  ABSTRACT: In this thesis we propose a novel method for computing the distance field of parametric shapes. Although many works related to distance field of polygonal geometries have been published, no solution has still been brought to obtain the distance field of parametric geometries. Distance fields are defined as spatial fields of scalar distances to a surface geometry. At each point within the field, we know the distance from that point to the closest point on any object within the domain. In addition to distance, other properties may be derived from the distance field, such as the direction to the surface. When the distance field is signed, we may also determine if the point is internal or external to objects within the domain. There is no closed form analytical formulas for computing the distance field of a manifold. Numerical methods are then necessary for computing the distance eld of such complex shapes. We use a front propagation method using the Eikonal equation to propagate the parametric surfaces. We use an iterative algorithm, called the Fast Sweeping method, for computing the numerical solution for Eikonal equation on a rectangular grid. The main idea of this method is to use a nonlinear Godunov upwind difference scheme to discretize the partial differental equation, and Gauss-Seidel iterations. Information propagates along characteristics from the boundary. Due to the nonlinearity of the propagation problem, characteristics may intersect like the formation of shocks in a hyperbolic conservation law. Boundary conditions are defined as the set of the closest grid nodes from the parametric surfaces. The initialisation of boundary conditions is the most difficult and the upmost critical step. Indeed we present a novel method for detecting boundary nodes on a rectangular grid using grid properties and projection criterias. We also present a new algorithm for the projection of points on rational Bezier surfaces using an euclidien distance optimisation.


identifier: Lozeau, M. (2009). Commande par supervision de systèmes mécatroniques via internet  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le projet de recherche présenté dans ce document traite de la commande par supervision de systèmes mécatroniques via Internet. Son objectif est de proposer, de concevoir et d'expérimenter une architecture d'application web basée sur des standards ouverts permettant ce type de commande en étudiant un exemple concret. L'approche proposée est basée sur une application web dynamique faisant appel à la technologie Java 2.0 Enterprise Edition (J2EE), une page web dynamique utilisant des Javascript et le protocole de communication à haut niveau Asynchronous JavaScript and XML (AJAX). De plus, afin de pouvoir commander à distance des montages mécatroniques, une architecture de communication a été mise en place. Celle-ci inclut des communications inter-puces réalisées par le protocole Serial Peripheral Interface (SPI), des communications sans fil réalisées par une solution propriétaire faisant appel à la technique de modulation Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK), des communications entre un système embarqué et un ordinateur PC réalisées par le Universal Serial Bus (USB), et des communications entre un ordinateur PC agissant en tant que serveur web et d'autres ordinateurs agissant comme clients réalisées par Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP). Afin d'expérimenter l'architecture proposée, un système mécatronique consistant en un pendule inversé mobile à deux roues a été conçu et un problème de poursuite de trajectoire générée à distance a été considéré. La conception mécanique de ce robot est constituée d'un corps avec une tige et de deux roues, chacune étant entraînée par un moteur à courant continu muni d'une boîte de réduction. Le corps et les roues ont été conçus en utilisant un logiciel de CAO et ont été fabriqués et assemblés à l'École Polytechnique de Montréal. Le système électronique du robot est composé d'un microcontrôleur, de deux encodeurs optiques utilisés pour la mesure des positions des roues, d'un accéléromètre à deux axes et d'un gyroscope utilisés pour mesurer l'angle d'inclinaison du robot, de deux puces de ponts en H utilisées pour la commande des moteurs à courant continu, d'un module d'affichage à cristaux liquides (Liquid Crystal Display - LCD), d'une puce  ABSTRACT: The research project presented in this document deals with the supervisory control of mechatronic systems via the Internet. Its objective is to propose, design and test a web application architecture based on open standards allowing this type of control by studying a concrete example. The proposed approach is based on a dynamic web application using Java 2.0 Enterprise Edition (J2EE), a dynamic web page using Javascript and the high-level communication protocol Asynchronous JavaScript and XML (AJAX). In addition, in order to be able to control mechatronic systems remotely, a communication architecture has been implemented. It includes inter-chip communications performed by the Serial Peripheral Interface (SPI), wireless communications conducted by a proprietary solution using the Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK) modulation method, communications between an electronic board and a PC realized by Universal Serial Bus (USB), and communications between a PC acting as a web server and other computers acting as clients with Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP / IP). To experiment with the proposed architecture, a mechatronic system consisting of a two-wheeled mobile inverted pendulum robot was developed and a remotely generated trajectory tracking problem has been considered. The mechanical design of this robot consists of a body with a shaft and two wheels, each driven by a DC motor through a gear box. The body and wheels were designed using CAD software and were manufactured and assembled at École Polytechnique de Montréal. The electronic system of the robot consists of a microcontroller, two optical encoders used for measuring the positions of the wheels, a two-axis accelerometer and a gyroscope used to measure the tilt angle of the robot, two H-bridge chips used for controlling the DC motors, a liquid crystal display module, a chip for wireless communication with a computer, a set of batteries and two voltage regulators used as a power supply.


identifier: Fallaha, S. (2009). Intégration de l'analyse du cycle de vie dans une approche de quantification corporative des émissions de gaz à effet de serre  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Un nombre important de méthodologies pour comptabiliser les émissions de gaz à effet de serre a suivi la mise en application d'outils de lutte contre le changement climatique proposés par le protocole de Kyoto, dont les marchés d'échange des émissions. Les méthodologies de comptabilisation des émissions GES font face à un enjeu important: quantifier, inventorier et déclarer les émissions GES d'une organisation. Ce projet de maîtrise étudie l'utilisation de l'analyse du cycle de vie pour bonifier la méthodologie de quantification corporative des émissions de gaz à effet de serre. Il est articulé autour de l'hypothèse de recherche suivante : la compatibilité de l'analyse du cycle de vie quant à la quantification corporative des émissions de gaz à effet de serre permet de l'intégrer et de la bonifier grâce à une meilleure connaissance de la chaîne logistique ainsi qu'une approche multicritère de l'évaluation des impacts environnementaux. L'hypothèse de recherche se décline sur deux objectifs de projets. En premier lieu, il s'agit de vérifier la compatibilité des éléments méthodologiques des deux approches et la possibilité théorique d'intégrer l'ACV dans la quantification des GES. Dans ce but, les deux méthodologies sont comparées de façon systématique. Par la suite, une approche conceptuelle de leur intégration est développée. En second lieu, il s'agit de vérifier la possibilité pratique de cette intégration. Pour ce faire, des bilans GES et une ACV sont réalisés sur des opérations de « Veolia Propreté ». Une comparaison systématique des résultats permet de vérifier trois critères de validation et entériner ainsi l'approche conceptuelle. Tout d'abord, la comparaison systématique des deux méthodologies identifie trois éléments méthodologiques clé qui permettent leur compatibilité : les frontières de système, l'évaluation des impacts et l'horizon temporel. En regard de ceux-ci, l'approche conceptuelle développe une représentation de l'adéquation des deux méthodologies selon trois axes : · Chaîne logistique : selon cet axe, celui du cycle de vie de l'organisation, l'ACV est déstructurée à la manière de la comptabilisation GES. Ceci rend compatibles les frontières de systèmes des deux méthodologies. · Évaluation des impacts : la compatibilité des méthodologies vient du fait que l'évaluation de l'impact sur le changement climatique est déjà incluse dans l'ACV. Qui plus est, cette dernière élargit l'éventail des impacts environnementaux considérés, de par son approche multicritères. · Horizon temporel : les deux méthodologies sont compatibles grâce à une unité fonctionnelle de l'ACV fixée par rapport aux opérations annuelles de l'organisation à l'étude.  ABSTRACT: With the implementation of Kyoto Protocol and the carbon market, greenhouse gas accounting became high on the agenda of environmental management. Corporate greenhouse gas accounting hence faces a great challenge: quantify, account and report for corporate greenhouse gas emissions. This M.Sc.A. research project focuses on the use of life cycle assessment in order to improve corporate greenhouse gas accounting methodology. Hence, the research hypothesis of this project is as follow: Being compatible one to the other, life cycle assessment can be incorporated to greenhouse gas accounting. The latter is thus improved through a better understanding of the logistic chain and a multicriteria approach of the evaluation of environmental impacts. This research hypothesis aims to attain two objectives. The first objective is to verify the compatibility of various components of both methodologies and the theoretical possibility to combine them. In order to do so, they are consistently compared. A conceptual approach of their integration is then developed. The second objective of the project is to verify the practical possibility of that integration. In order to do so, a case study is performed on “Veolia Propreté” operations. Greenhouse gas accounting and life cycle assessment are both performed. Their respective results are consistently compared over three validation criterias, thus confirming the conceptual approach. The systematic comparison of greenhouse gas accounting and life cycle assessment methodologies identifies three methodological components which enable their compatibility: system boundaries, impact assessment and temporal aspect. The conceptual approach represents the combination of both methodologies with regards to these three items. Therefore, it proposes to consider three axes: · Logistic chain : life cycle assessment product system is de-aggregated with regards of the organization logistic chain. The latter represents its life cycle. This reorganization of life cycle assessment's product system is in adequacy to GHG accounting methodology which categorizes the emissions into three scopes of accounting. The system boundaries of both systems are thus compatible one to another. · Impact assessment : the compatibility of both methodologies comes from the fact that climate change impact assessment of greenhouse gas accounting is already included in life cycle assessment. As a matter of fact, it broadens the impact assessment through a multicriteria approach to environmental impact evaluation. · Temporal aspect : both methodologies are compatible by the means of life cycle assessment's functional unit. As a matter of fact, it is set to the annual operations of the organization.


identifier: Ménard Beaudoin, P. (2009). Circuits analogiques de lecture pour un capteur d'images couleur CMOS à photodétecteurs sans filtre  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La résolution spatiale des capteurs d'images couleur actuels, qu'ils soient de type CCD (Charge-Coupled Device) ou à base de circuits CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), est limitée par leur méthode de discrimination des couleurs. En fait, comme la plupart des photodétecteurs ne sont sensibles qu'à l'intensité de la lumière et non pas à sa longueur d'onde, il faut déposer un filtre chromatique à la surface du capteur pour ne transmettre que la longueur d'onde désirée vers chaque photodétecteur. On extrapole par la suite la couleur équivalente d'un regroupement de pixels à l'aide d'algorithmes mathématiques, ce qui restreint l'atteinte d'une résolution spatiale comparable à celle d'une pellicule chimique photosensible de bonne qualité. De surcroît, la déposition du filtre chromatique réduit la sensibilité du capteur en absorbant une partie de l'énergie lumineuse, ce qui impose une restriction supplémentaire au niveau de la gamme dynamique. Dans le but de corriger ces lacunes, l'équipe de recherche du professeur Yves Audet a développé et breveté un photodétecteur innovateur permettant la discrimination des couleurs sans recourir à un filtre chromatique. Réalisable en technologie CMOS standard, ce photodétecteur est un candidat idéal pour l'intégration des circuits périphériques de traitement des signaux et la réalisation d'un circuit intégré de type COC (Camera On Chip). Le présent travail de recherche s'inscrit dans le processus de développement et de caractérisation de ce photodétecteur. Plus spécifiquement, il consiste à concevoir les circuits analogiques de traitement de signal en vue d'obtenir un capteur d'images intégré complet comportant trois sorties analogiques qui correspondent aux couleurs détectées par le photodétecteur. Pour ce faire, une nouvelle topologie de pixel actif APS (Active Pixel Sensor) a été développée à partir des caractéristiques expérimentales du photodétecteur. Par la suite, les circuits analogiques de traitement du signal périphériques ont été conçus afin de compléter le système d'acquisition d'images. Le prototype a été fabriqué en technologie 0.25μm 3.3V et les résultats obtenus témoignent du fonctionnement adéquat des circuits conçus.  ABSTRACT: Many of today's CCD (Charge-Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) color image sensors exhibit a lower than desirable spatial resolution on behalf of their color detection and extrapolation mechanisms. Indeed, most photodetector units respond to light energies whose wavelengths are within their sensitive range, without actually distinguishing the actual wavelength. Hence, a method for separating colors must be implemented. The most popular of these methods consists in placing a CFA (Color Filter Array) atop the pixel array in order to define the wavelength received by every pixel. As it requires many pixels to determine a single element of color information in the image, the spatial resolution is limited to numbers well below those of a high-quality photo film. Furthermore, optical filtering reduces sensor sensitivity by absorbing part of the energy contained in the incoming light, thus limiting the available dynamic range. In order to alleviate these shortcomings, Professor Yves Audet's design team has developed and patented an innovative photodetector structure with integrated color detection that doesn't require the addition of a CFA. Since this photodetector can be fabricated using a standard CMOS technology, signal processing circuits can be implemented on the same chip to produce a COC (Camera On Chip). This work is part of the ongoing development and characterization process of the filterless photodetector. More specifically, it consists of the design of the analog circuits required to achieve a complete integrated image sensor having three analog signal outputs corresponding to the detected colors. Based on previously collected experimental data about the photodetector, an innovative APS (Active Pixel Sensor) architecture was created. Then, the peripheral analog signal processing circuits were designed to complete the analog image capture system. The prototype has been fabricated using 0.25μm 3.3V CMOS technology and experimental results demonstrate the functionality of the circuits.