Thèse Développement de Systèmes Intelligents de Détection et de Prévention des Incendies Industriels Modélisation Multiphysique Couplée Réseaux de Capteurs sans Fil et Intégration Iot - IA H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles Direction de la thèse : Abderraouf BENALI ORCID 0000000306596469 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 Les incendies dans les bâtiments industriels, tertiaires, hospitaliers ou patrimoniaux constituent des scénarios à risque majeur en termes de sécurité du fait de la combinaison entre propagation thermique, transport de fumées, dégradation des conditions d'accessibilité, atteintes possibles aux personnes, pertes d'exploitation et dommages environnementaux. Dans les structures confinées et mécaniquement ventilées, la cinétique d'un feu dépend du couplage entre la source incendie, la géométrie des pièces/espaces/bâtiments, les régimes de ventilation, la disponibilité en oxygène, les transferts radiatifs et convectifs, la stratification des fumées et les variations de pression internes.Le document de référence sur les feux industriels solides et la méthode FLUMILOG met en évidence l'importance de paramètres comme la puissance de l'incendie au cours du temps, les vitesses de propagation horizontale et verticale, le rôle du rayonnement, l'effet du vent, l'échauffement des parois et la limitation de propagation liée à la concentration en oxygène. De son côté, Hugues Prétrel et al. souligne, pour les milieux confinés et ventilés, le rôle du sous-oxygénage, des variations de pression, de la stratification verticale des fumées et des écoulements de transfert à travers ouvertures et trémies. Ces travaux montrent qu'un système de détection pertinent ne peut pas être conçu indépendamment d'un modèle physique crédible du scénario d'incendie.Parallèlement, les solutions filaires classiques restent robustes mais peuvent être coûteuses à déployer dans des bâtiments existants, étendus, évolutifs ou à forte contrainte patrimoniale. Les architectures sans fil, complétées par l'IoT et l'IA, ouvrent la voie à une instrumentation innovante plus distribuée, plus reconfigurable et potentiellement plus fine.Cette thèse s'inscrit dans le contexte général d'analyse et développement des systèmes de détection d'incendie dans les environnements modernes. Elle aborde également la modélisation de la propagation de l'incendie pour mieux le détecter. L'enjeu scientifique de la thèse est donc double : comprendre et mieux prédire la dynamique d'un incendie dans des structures confinées et ventilées, puis relier cette dynamique au comportement réel du réseau de capteurs chargé de la détecter, de l'observer et, à terme, de piloter certains moyens de mise en sécurité. Le travail de cette thèse devra, en plus des objectifs scientifiques cités, démontrer techniquement la capacité du sans-fil à fonctionner en ambiance dégradée : montée en température, fumées, pertes locales d'alimentation, surcharge du trafic lors des alarmes, défaillance de noeuds, reconfiguration topologique ou partition du réseau. Elle devra également proposer des solutions robustes de disposition et d'architecture, intégrant les modèles numériques de propagation issus de la modélisation multiphysique des phénomènes.Notons pour finir que les enjeux du travail de recherche sont alignés avec la politique de recherche de l'uvsq qui est « agir pour des mondes habitables » dans le thème 2 sur le développement durable et dans le thème transversal sur les dispositifs innovants. La sécurité incendie en France est un milieu industriel soumis à une réglementation très forte et dont tout développement doit passer par une certification régie par des normes drastiques. Comme tout tissu industriel, il est sujet à la concurrence, notamment les entreprises qui prennent à coeur de développer de nouvelles solutions innovantes, inventives et en réponses à des besoins émergeants des demandeurs du marché.La société AVISS est un acteur qui fabrique des systèmes de détection incendie, des dispositifs de mise en sécurité incendie et des équipements d'alarme. Ses produits sont certifiés CE et NF, et elle possède les compétences de services en étant titulaire des certifications ISO 9001 V2000 (puis V2008 en 2009) ainsi que celle d'installateur délivrée par le CNPP sous le numéro 014/06 et par l'APSAD sous le numéro 048/96/I7.F7. La société souhaite se positionner en tant que précurseur en lançant une action de recherche et développement sur les réseaux de capteurs et la transmission d'informations.En effet, de nos jours, les systèmes de détections et d'alarmes incendie sont des systèmes filaires, basés sur des boucles et gérés par des centrales. Ce sont des systèmes éprouvés, robustes et fiables qui répondent aux exigences normatives, voir qui a fixé les lignes de la législation. Cependant, il apparaît que mettre en place un tel système peut s'avérer parfois compliqué, si ce n'est impossible sans engendrer des coûts prohibitifs et des contraintes matérielles conséquentes. On peut citer par exemple les bâtiments anciens avec des murs de très fortes épaisseurs, ou encore les bâtiments offrants des surfaces ou un nombre d'étages importants. Le déploiement d'un système filaire devient alors problématique.La société AVISS souhaite donc faire évoluer les lignes de l'espace de normalisation des systèmes incendie, en développant, dans le cadre de ce travail de thèse, un système de détection d'incendie s'appuyant sur un réseau sans fil et en démontrant que la robustesse sera équivalente ou supérieure à un réseau filaire. Développer un système de détection d'incendie fiable capable de s'auto adapter en s'appuyant sur un réseau filaire et sans fil. Il faudra démontrer sa robustesse dans le cadre des normes existantes ou futures. La thèse poursuivra quatre objectifs scientifiques complémentaires :- Développer un modèle de scénarios d'incendie en structures confinées et ventilées, capable de représenter la propagation de la chaleur, la production et le transport des fumées, ainsi que l'influence des paramètres géométriques, aérauliques et thermo-physiques.- Modéliser le comportement dynamique d'un réseau de capteurs sans fil dédié à la détection incendie, depuis la phase de configuration initiale jusqu'aux phases de reconfiguration, de fonctionnement dégradé et de panne partielle ou multiple.- Développer un cadre multiphysique couplant les deux modèles précédents afin d'évaluer conjointement l'évolution du phénomène incendie, la qualité d'observation du système capteur et la robustesse de la communication en situation critique.- Inscrire l'ensemble de la démarche dans un environnement réglementaire français réaliste afin de produire des résultats exploitables pour l'ingénierie de la détection incendie et l'aide à la décision. Méthodologie proposée- Analyse bibliographique sur la physique des incendies confinés et ventilés, les modèles de transferts thermiques et radiatifs, les écoulements de fumées, les architectures WSN/IoT critiques, la détection multi-capteurs et les contraintes réglementaires.- Développement progressif de modèles multi-échelles : modèles analytiques ou à zones pour la compréhension et l'exploration de scénarios, modèles numériques plus détaillés pour les effets locaux et la génération de bases de validation.- Conception d'un modèle de réseau sans fil tenant compte des phases de configuration, reconfiguration, panne simple ou multiple, latence, perte de paquets, consommation énergétique et mécanismes de reprise de service. Intégration de l'IA pour une réduction des faux positifs par exemple.- Mise en place d'une plateforme de co-simulation ou de jumeau numérique couplant évolution incendie, observabilité capteur et communication réseau.- Étude de stratégies d'optimisation du placement des capteurs et relais, à partir d'indicateurs conjoints de couverture physique, redondance informationnelle, robustesse du routage et compatibilité avec le zonage réglementaire.- Validation expérimentale et/ou numérique sur des cas représentatifs : cellule industrielle ventilée, plateau de bureaux, zone hospitalière, espace muséal ou zone patrimoniale à contrainte d'intégration.Notons que L'IA dans l'aide à la décision et détection d'incidents n'interviendra pas comme un simple ajout applicatif, mais comme un outil d'exploitation de données et d'assimilation de l'état du système : fusion multi-capteurs, estimation d'états non directement mesurés, détection d'anomalies, aide à la reconfiguration et éventuellement prédiction à court terme de zones thermiquement ou toxicologiquement critiques.

La/Le candidat retenu devrait avoir- terminé ou entrain de terminer un Master 2 (ou un diplôme d'ingénieur) généraliste avec une compétences et un intérêt pour : - la modélisation physique phénomènes couplés (thermique, fluides, structures) - l'informatique industrielle et/ou mécatronique ou ingénieur avec une expérience de recherche- l'architectures matérielles des systèmes embarqués, électronique, - la communication écrite et orale en anglais et/ou en français.Des connaissances et/ou une expérience dans les domaines suivants seraient grandement appréciées :- Connaissances sur les logiciels (ANSYS Fluent, COMSOL Multiphysics, SIMSCALE,..)- connaissances sur les protocoles de communication : UART, SPI, I2C, Ethernet, CAN, etc., - conception assistée par ordinateurs : Eagle, Proteus- informatique embarquée et instrumentation capteurs : microcontrolleurs, FPGA,- Débogage et test à l'aide d'outils tels que des émulateurs, des sondes JTAG, des analyseurs de protocole, etc.