Capteur Communicant Autonome en Énergie pour l’IoT

Researchers aim to develop entirely autonomous sensors. By ensuring an important autonomy, the use of batteries solves part of the energy problem with relatively low costs. However, batteries introduce different problems such as maintenance and environmental pollution. Harvesting thermal, mechanical, electromagnetic, solar or wind energy present in the environment is an attractive solution. Using harvested energy fromtheir surroundings, wireless sensor nodes can significantly increase their typical lifetime. Nevertheless, the harvested energy depends onthe surrounding conditions of the device and can vary periodically or randomly. It seems important to adapt the system (measurementand data transmission) to the harvesting energy constraints. The thesis objective is to provide an autonomous sensor solution based on a multisources energy harvesting and management system (solar and wind energies), which can be used in different IoT applications. First, weare interested in modeling and optimizing the sensor node energy consumption. Then, the multiple harvesting system is modeledaccording to the energy needs of the sensor node. Besides, we focus on the power management of the autonomous system. Thismanagement part is based on predictions of both available and consumed energies. Finally, the proposed modeling and optimizationstudies are validated with experimental works in order to develop an Autonomous Communicating Sensor platform for IoT applications.Une grande partie des nouvelles générations d'objets connectés ne pourra se développer que s'il est possible de les rendre entièrement autonomes sur le plan énergétique. Même si l'utilisation de batteries ou de piles résout une partie de ce problème en assurant une autonomie qui peut-être importante avec des coûts relativement faibles, elle introduit non seulement des contraintes de maintenance incompatibles avec certaines applications, mais aussi des problèmes de pollution. La récupération de l'énergie thermique, mécanique, électromagnétique, solaire ou éolienne est une solution très prometteuse. Dans ce cas, la vie de l'objet connecté peut-être prolongée. Cependant, l'énergie récupéréedépend fortement des conditions au voisinage du dispositif et peut donc varier de façon périodique ou aléatoire. Il parait alors important d'adapter le système (mesure et transmission de données) aux contraintes de la récupération d'énergie. L'objectif de la thèse est de proposer une solution de capteur autonome basée sur un système de récupération et de gestion multisources d'énergies (solaire et éolienne) et pouvant-être mis en oeuvre dans différentes classes d'applications IoT. On s'intéresse, dans un premier temps, à la modélisation de laconsommation du noeud capteur. Ensuite, on modélise le système de récupération multisources. Puis, on se focalise sur le managementde puissance du système autonome. Ce management est basé sur des prédictions de l'énergie disponible et de celle consommée.Enfin, le travail de modélisation et d'optimisation est validé par des expérimentations afin d’avoir un démonstrateur de Capteur CommunicantAutonome en Énergie pour les applications IoT