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La Tour du Valat

Institut de recherche pour la conservation des zones humides méditerranéennes

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Titre :	Monitoring of migratory birds in the wetlands of Taref and Annaba using Wireless Multimedia Sensor Networks
Auteurs :	Aya Sakhri, Auteur ; Eric Rondeau, Auteur ; Moufida Maimour, Auteur ; Noureddine Doghmane, Auteur
Type de document :	Thèse
Editeur :	[S.l.] : Université de Lorraine, 2025
Format :	149
Langues:	Anglais
Mots-clés :	Algérie ; Zone humide ; Oiseaux d'eau ; Migration ; Suivi
Mots-clés:	620.004 40284 ; 621.389 28 ; Audio denoising ; Bird monitoring ; Capteurs (technologie) ; Digital Twin(DT) ; Effective energy consumption ; Jumeau numérique (DT) ; Jumeaux numériques ; Low-Power and Lossy Networks (LLNs) ; Oiseaux -- Surveillance ; QoS et QoE ; Réduction de bruit audio ; Réseaux de capteurs multimédias sans fil (WMSN) ; Réseaux à faible puissance et pertes (LLNs) ; Surveillance des oiseaux ; Surveillance électronique ; Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSN) ; Électronique de puissance ; Équipement audiovisuel -- Qualité de Service (télécommunications)
Résumé :	L'Algérie abrite plus de 250 zones humides, dont 50 sont reconnues au niveau international pour leur importance écologique. Ces écosystèmes jouent un rôle crucial pour des dizaines de milliers d'oiseaux d'eau migrateurs et sédentaires, notamment le Fuligule milouin, l'Érismature à tête blanche et le Fuligule nyroca, des espèces menacées selon l'UICN. Ces zones humides nécessitent des efforts de conservation ciblés, car elles sont essentielles à la préservation de la biodiversité. Face à la dégradation croissante de l'environnement et à son impact sur la biodiversité, il est indispensable de mettre en œuvre des techniques de surveillance avancées et systématiques. Cette thèse propose un système de surveillance écologique avancé, spécifiquement conçu pour les zones humides, basé sur des réseaux de capteurs multimédias sans fil à faible coût (WMSN). Ce système vise à surveiller les populations d'oiseaux migrateurs et sédentaires. Au cœur de cette recherche se trouve une architecture Internet des Objets Multimédias (IoMT) à trois niveaux, utilisant un modèle innovant Edge-Fog-Cloud. Ce modèle permet de déployer un système de surveillance automatique et continu. Les WMSN, situés au niveau Edge, capturent périodiquement des images et les transmettent à une station centrale au niveau Fog. Ces données visuelles sont essentielles pour estimer les populations, collecter des informations sur les habitats et effectuer des analyses écologiques. La topologie de surveillance est adaptée aux caractéristiques environnementales et à l'atténuation sonore de la zone étudiée. Cependant, l'utilisation de réseaux à faible puissance et à pertes (LLN) dans cette architecture présente des défis majeurs liés à la bande passante et aux ressources énergétiques limitées. Pour y remédier, la thèse propose une solution innovante : exploiter les chants uniques des oiseaux menacés pour déclencher sélectivement les caméras, capturant ainsi uniquement les images pertinentes. Une technique de réduction du bruit ambiant est également intégrée pour améliorer la reconnaissance automatique des chants d'oiseaux dans des environnements complexes comme les zones humides. Les images capturées sont ensuite compressées avec une méthode à faible complexité avant leur transmission, optimisant ainsi l'efficacité énergétique. Des comparaisons dans des scénarios réels permettent d'évaluer l'exactitude et les performances du système. Malgré le potentiel des WMSN pour la surveillance des populations d'oiseaux, ces réseaux peuvent être confrontés à des défis opérationnels dans des conditions environnementales difficiles. Pour améliorer l'efficacité et la performance globales du système, la technologie du Digital Twin (DT) est intégrée, offrant des répliques virtuelles en temps réel du réseau et de l'application de surveillance. Cette intégration permet des ajustements dynamiques et une prise de décision basée sur des données en temps réel. L'interaction entre les jumeaux numériques du réseau et de l'application assure une prise de décision coopérative, répondant aux exigences de qualité de service (QoS) et de qualité d'expérience (QoE). Un contrôle du taux de transmission, basé sur une technique de logique floue, permet des ajustements dynamiques en fonction de l'état actuel du réseau. Les DT permettent également de tester des scénarios "what-if", optimisant les réglages des contrôleurs. L'intégration des DT dans le système de surveillance WMSN a été validée à travers des expériences approfondies dans des zones humides réelles, démontrant des améliorations significatives en termes d'efficacité énergétique, de surveillance en temps réel et de gestion de multiples sources d'images, par rapport à une configuration conventionnelle. Cette thèse aborde non seulement les défis techniques associés aux LLN dans les cadres IoMT, mais propose également des solutions robustes pour une surveillance durable et une collecte efficace des données sur les populations d'oiseaux dans leurs habitats naturels.
En ligne :	https://theses.fr/2025LORR0069

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