Stagiaire pour l’amélioration d’une technologie de reseaux de capteurs sans fil pour le suivi de la qualité de l’air

Mission proposée

Sujet du stage : La technologie des micro-capteurs connectés
L’émergence de capteurs de qualité de l’air, moins précis que les stations traditionnelles mais à un coût beaucoup plus raisonnable, pourrait amener à une meilleure observation de la pollution. En effet, le faible coût, la petite taille ainsi que l’interconnexion en réseaux sans fil de ces capteurs permettent le déploiement d'un grand nombre de ces derniers avec moins de contraintes d’implantation et plus d'autonomie. Les caractéristiques de ces capteurs permettent d’envisager une solution de suivi en temps réel de la qualité de l’air avec une granularité spatiale très fine. Néanmoins, l'utilisation de ces réseaux de capteurs à bas coût pose différents verrous scientifiques et technologiques loin d'être maîtrisés : polluant mesuré, technologie de communication à faible consommation énergétique, validité de la mesure, métrologie et réétalonnage des capteurs, positionnement optimal des capteurs [4], influence de la typologie et de la composition chimique de l’atmosphère, etc.

Les micro-capteurs actuellement déployés par Atmo Auvergne Rhône Alpes permettent de mesurer les particules fines en temps réel (PM10, PM2,5 et PM1). Ils remontent les données mesurées via un réseau Wifi. Construits par Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, ils sont basés sur le système open-source du projet Sensor.Community
Objectif concrets

Ce PFE proposé par ATMO-Auvergne-Rhône-Alpes et le laboratoire CITI de l'INSA Lyon a pour objectif de performer les micro-capteurs actuels pour les faire évoluer selon 3 axes :
- Intégration de la mesure du polluant NO2 (dioxyde d’azote): Des mesures sont actuellement en cours avec un capteur spécifique appelé Cairsens©. Une analyse statistique exploratoire et comparative des données permettra d’évaluer la qualité de ces données afin de juger de la pertinence d’intégration de ce capteur de NO2 dans la solution actuelle.
- Intégration d’une technologie de communication LPWAN (ex: LoRaWAN) : la nécessité d’une connexion à un réseau wifi existant est une limite forte de l’utilisation de la solution actuelle. Le deuxième axe de travail du PFE est d’étudier les différentes options (réseau LoRoWan, NBIoT, autre) pour s’affranchir de cette contrainte forte, et d’intégrer la technologie choisie.
- Diminution de la consommation énergétique de la solution : en fonction de l’avancée des deux premiers axes de travail, ce dernier axe pourra être traité de manière plus ou moins approfondie. L’objectif ici sera de réduire la consommation énergétique à différents niveaux (mesures, communication, etc.) à travers des optimisations matérielles et logicielles privilégiant la mise en veille efficace de composants.

Ce PFE très complet et à la frontière entre différentes thématiques d’ingénierie s’intègre de manière très opérationnelle dans les enjeux d’innovation d’Atmo Auvergne-Rhône-Alpes. En plus de ces encadrants de stage à l’INSA et d’Atmo Auvergne Rhône Alpes, le ou la stagiaire sera en interaction tout au long du stage avec une chargée d’étude, un informaticien et un technicien.