École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

✉ elearning@epiniger.edu.ne    🌐 epiniger.edu.ne

EPI e-Learning

L'école du nouveau monde · Plateforme e-Learning

Unité d’enseignement : Master GEEL · S2 · UE2 — Systèmes Embarqués & Industrie 4.0

  • IoT Avancé & Cybersécurité Énergie

    Ce cours de M1 (semestre 2) prolonge les UE IoT et Réseaux de Capteurs et Communication Industrielle. Il forme l’ingénieur GEEL à concevoir, déployer et sécuriser des architectures IoT industrielles dédiées à la supervision de systèmes d’énergie renouvelable distribués : centrales PV, mini-réseaux ruraux, stations de pompage solaire, parcs de groupes électrogènes. Le contexte nigérien (sites isolés, couverture cellulaire inégale, chaleur et poussière, contraintes budgétaires) guide les choix technologiques : LPWAN pour les capteurs off-grid, passerelles durcies, bases de données de séries temporelles, tableaux de bord temps réel. Le volet cybersécurité est traité sous un angle strictement défensif : architecture en zones et conduits, normes IEC 62443 et IEC 62351, PKI, authentification mutuelle, démarrage sécurisé, durcissement et détection.

    Objectifs d’apprentissage

    • Déployer des architectures IoT avancées pour la supervision de systèmes EnR distribués.
    • Maîtriser les protocoles LPWAN (LoRaWAN, NB-IoT, Sigfox) pour les applications off-grid.
    • Concevoir et implémenter des passerelles IoT sécurisées pour environnements industriels.
    • Analyser et durcir la sécurité d’une infrastructure IoT énergétique selon IEC 62443.

    Prérequis

    IoT et Réseaux de Capteurs (IOT5202) ; Communication Industrielle (COI5203). Notions de réseaux IP, de Linux et de programmation Python ou JavaScript.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Architectures IoT avancées pour l’énergie
    2. Leçon 2 — Protocoles LPWAN et connectivité
    3. Leçon 3 — Sécurité IoT avancée
    4. Leçon 4 — Projet intégré

    Travaux pratiques

    • Base InfluxDB pour données de monitoring PV haute fréquence (Leçon 1).
    • Déploiement d’un réseau LoRaWAN multi-passerelles sur le campus EPI-Niger, intégration ChirpStack → InfluxDB → Grafana (Leçon 4).
    • Rapport d’audit de sécurité défensif de l’architecture déployée selon IEC 62443-3-3 (Leçons 3 et 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 16 h, TD 6 h, TP 10 h, TPE 28 h (CTT 60 h) — 3 crédits. Évaluation : contrôle continu 100 % (pas d’examen terminal), nature pratique : comptes rendus de TP, livrables du projet intégré (réseau LoRaWAN fonctionnel, tableau de bord, rapport de sécurité) et soutenance. Le quiz en ligne sert d’auto-évaluation.

    Bibliographie

    • Hanes D. et al., IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things, Cisco Press.
    • IEC 62443-3-3 : Security for Industrial Automation and Control Systems — System security requirements and security levels.
    • IEC 62351 (série) : Power systems management and associated information exchange — Data and communications security.
    • LoRa Alliance, LoRaWAN Specification et Regional Parameters (documents en ligne).
    • OWASP, IoT Top 10 et projet IoT Attack Surface Areas (en ligne).

  • Industrie 4.0 et Systèmes Cyber-Physiques

    Industrie 4.0 et Systèmes Cyber-Physiques (I402201, semestre 2, 3 crédits) présente la transformation numérique des infrastructures énergétiques : capteurs connectés, réseaux industriels temps réel, jumeaux numériques, cloud et edge computing, et la cybersécurité indispensable dès que l’on relie un automate ou un SCADA à un réseau. Le point de vue est celui de l’ingénieur GEEL chargé de superviser une centrale PV, un poste HTA/BT ou un parc de mini-réseaux ruraux dispersés sur le territoire nigérien, avec des contraintes fortes : connectivité intermittente (3G/4G, satellite), chaleur et poussière, coupures d’électricité, ressources humaines rares sur site. Chaque chapitre associe fondements, architectures de référence, calculs de dimensionnement (débits, latences, disponibilités) et études de cas.

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre les piliers de l’Industrie 4.0 et leur application aux infrastructures énergétiques.
    • Concevoir des systèmes cyber-physiques (CPS) pour la supervision et la commande des réseaux EnR.
    • Maîtriser les jumeaux numériques (digital twins) pour la simulation et l’optimisation des actifs.
    • Analyser les enjeux de cybersécurité dans les systèmes industriels connectés (ICS/SCADA).

    Prérequis

    Automatisme 2 / API & SCADA (APG3303) : automates, Modbus, supervision ; Électronique Numérique 2 (ELN4302) : microcontrôleurs, bus de communication. Des bases de réseaux IP (adressage, TCP/UDP) et de Python sont utiles.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Industrie 4.0 : Fondements et Piliers
    2. Leçon 2 — Digital Twins pour les Systèmes Énergétiques
    3. Leçon 3 — Cloud et Edge Computing pour l’Énergie
    4. Leçon 4 — Cybersécurité des Systèmes Industriels

    Travaux pratiques

    • TP 1 (Leçon 2) : jumeau numérique d’une installation PV 3 kWc — modèle, synchronisation avec les mesures, alerte.
    • TP 2 (Leçon 3) : passerelle edge avec agrégation locale et stockage-retransmission (store-and-forward).
    • TP 3 (Leçon 4) : détection d’intrusion Modbus/TCP avec Snort et Zeek sur une capture de trafic OT.

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 18 h, TD 6 h, TP 6 h, TPE 30 h (CTT 60 h, 3 crédits). Évaluation : contrôle continu 40 % (comptes rendus de TP, étude de cas) + examen terminal 60 % — nature mixte.

    Bibliographie

    • Schwab K., The Fourth Industrial Revolution, World Economic Forum.
    • Lee E. A. & Seshia S. A., Introduction to Embedded Systems — A Cyber-Physical Systems Approach, MIT Press.
    • Knapp E. D. & Langill J. T., Industrial Network Security, Syngress.
    • Série de normes CEI 62443, Sécurité des systèmes d’automatisation et de commande industrielle.