Conception et fabrication d'un prototype de nez électronique basé sur un système d'apprentissage et de reconnaissance évolutif des composants organiques volatiles

Ghoudi, Mahjoub (2019). Conception et fabrication d'un prototype de nez électronique basé sur un système d'apprentissage et de reconnaissance évolutif des composants organiques volatiles. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Plusieurs actions sont faites par l’être humain sur la base de la perception d’odeur comme sortir les ordures, changer les couches de bébé, prendre de mesures de la sécurité en cas de fuite de gaz, etc. Mais, le sens d’odorat de l’homme est limité, car il y a des gaz qui sont très toxiques et l’être humain ne peut pas les détecter par le nez comme le monoxyde de carbone. Ainsi, le sens d’odeur est utilisé dans plusieurs applications industrielles dans la production (industries des parfums) ou bien dans la sécurité (industrie de pétrole et du gaz), des applications médicales (détection de bactéries) et des applications de sécurité nationale (détection de cannabis).

Depuis plusieurs décennies, la communauté des capteurs essaie de reproduire artificiellement la capacité de l’odorat. La première apparition de nez électroniques ou nez artificiel a été dans les années 1980. Cet appareil est un ensemble de capteurs de gaz et de techniques d’apprentissage et de reconnaissance utilisés pour distinguer de nombreuses odeurs.

Plusieurs travaux ont été publiés sur l’utilisation du nez électronique dans des applications spécifiques. Cependant, il n’y a pas un grand nombre des travaux sur les nez artificiels qui peuvent être utilisés dans plusieurs applications.

Ce projet a comme objectif la conception et la fabrication d’un nez électronique qui peut être utilisé dans plusieurs applications selon les besoins d’utilisateur. Une conception et une fabrication de la partie matérielle ont été faites à partir de zéro. Elle contient le système d’échantillonnage qui facilite la réaction des gaz avec les capteurs et la carte électronique qui traduit ces réactions en valeurs compréhensibles par la partie logicielle. Une conception, dans l’ensemble, optimale pour toutes les applications a été fabriquée à la fin de cette partie. Pour la partie logicielle, un processus d’apprentissage et de reconnaissance a été proposé en utilisant un système d’apprentissage évolutif basé sur des règles floues (FRB). L’évolution de la partie logicielle assure une flexibilité de l’ensemble (partie matérielle et partie logicielle) aux besoins d’utilisateurs. Afin de diminuer la dépendance du système à l’égard d’utilisateurs, une méthode de supervision active a été utilisée avec le système d’apprentissage et de reconnaissance.

Titre traduit

Design and manufacture of an electronic nose prototype based on an evolving learning and recognition system of volatile organic compounds

Résumé traduit

Several actions are taken by the human being according to the perception of smell such as taking out the garbage, changing the layers of baby, taking measures of safety in case of gas leak, etc. But the sense of smell of the man is limited because there are gases that are very toxic and the human being cannot detect them by the nose like carbon monoxide. Thus, the sense of smell is used in many industrial applications in production (perfume industries) or in safety (oil and gas industry), medical applications (bacteria detection) and national security applications (detection of cannabis).

For several decades, the sensor community has been trying to artificially reproduce the capacity of smell. The first appearance of electronic noses or artificial nose was in the 1980s. This device is a set of gas sensors with learning and recognition techniques used to distinguish many odors. Several works have been published on the use of the electronic nose in specific applications. However, there is not a lot of work on artificial noses that can be used in many applications.

This project aims at designing and manufacturing an electronic nose that can be used in many different applications. User needs. A design and fabrication of the hardware part was made from scratch. In which there is the sampling system which facilitates the reaction of the gases with the sensors and the electronic card which translates these reactions into values comprehensible by the software part. A globally optimal design for all applications was made at the end of this part. For the software part, a learning and recognition process has been proposed using evolutionary fuzzy rules-based learning systems (FRB). The evolution of the software part ensures the flexibility of the whole (hardware part and software part) to the needs of users. In order to decrease the dependence of the system on the user, an active supervision method has been used with the learning and recognition system.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 97-107).
Mots-clés libres:	odeur, nez électronique, ensemble de capteurs de gaz, système d’apprentissage évolutif basé sur des règles floues (FRB), apprentissage actif
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Gherbi, Abdelouahed
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	13 déc. 2019 19:08
Dernière modification:	13 déc. 2019 19:08
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2424

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