Domotique – étude préalable
Domotique – étude préalable
Etude préalable
Introduction
Nous introduisons à travers ce chapitre les éléments de base de notre projet. En premier lieu, nous mettons l’accent sur la domotique qui présente le sujet de notre projet en présentant son évolution, son domaine d’application et quelques exemples de solutions domotiques existantes. Par la suite, nous présentons quelques exemples de cartes existantes en justifiant le choix de la carte adéquate. Enfin, la dernière partie de ce chapitre traite le domaine de développement Android qui occupe la deuxième partie de notre solution
Champs d’étude
Internet des Objets
L’Internet des Objets peut s’appliquer à plusieurs domaines : les smart cities (villes totalement ou partiellement connectées à l’Internet leur permettant d’optimiser leurs capacités telles que la gestion du Traffic et le traitement de l’eau), la santé, les wearables (toutes technologies portables telles les montres connectées et les localisateurs), les transports et enfin les lieux de travail, de production et la maison. Nous allons nous intéresser aux objets connectés dans l’habitation, plus communément appelée la domotique.
La domotique est l’ensemble des techniques utilisées dans l’habitation qui permet de centraliser le contrôle des différents systèmes de la maison. Le principe de la domotique est de faire en sorte qu’une maison devienne intelligente, indépendante, qu’elle réfléchisse par elle-même. Tous ces principes sont permis grâce à l’Internet des Objets qui permet de connecter les appareils de la maison à un réseau et de les piloter à distance. La domotique a pour but d’améliorer le confort quotidien en automatisant ou en gérant à distance les tâches récurrentes. Pour ce faire, il faut intégrer des systèmes de communication dans les appareils domestiques. On peut ainsi « domotiser » le chauffage, le système de sécurité, l’éclairage, les volets, l’électroménager et bien d’autres objets.
I.2 Domotique
I.2.1 Définition
La domotique rassemble les technologies de l’informatique, des télécommunications et de l’électronique utilisées dans les domiciles. Elle vise à assurer des fonctions de sécurité, de confort, de gestion d’énergie et de communications.
Les appareils de la maison sont intégrés au sein des systèmes qui doivent communiquer entre eux afin de gérer des automatismes [1].
La domotique est mise en œuvre à travers un système électrique qui permet de communiquer avec des télécommandes ou des boutons poussoirs afin de rendre le contrôle de la maison. Ils permettent de commander d’un simple geste une ou plusieurs actions (Exemples: baisse du chauffage, réglage de l’éclairage, descente des volets motorisés…).
Pour son fonctionnement, une application domotique doit pouvoir capter une information et actionner par la suite une commande. Pour cela, il fallait transférer l’information entre différents dispositifs.
Le système permet de programmer des automatismes qui représentent des sources de confort, de sécurité et d’économie d’énergie comme l’ouverture et la fermeture automatique des volets, l’arrosage automatique en fonction du climat, la mise en sécurité des stores en cas de vent violent, la gestion de l’éclairage en fonction de la présence et de la luminosité, etc.
I.2.2 Avantages de la domotique
La domotique est l’automatisation des fonctions techniques à des fins d’économie d’énergie, d’augmentation du confort, de la sécurité et de la mobilité pour les constructions nouvelles comme pour les rénovations.
Le confort
L’accroissement du niveau de confort des habitations a été le premier objectif de la domotique. Les fonctions de commande à distance simples et qui agissent sur différents types d’appareils sont maintenant banalisées. En effet, il est possible d’activer à distance des fonctions qui ont pour but de recréer une ambiance ou un état prédéfinis dans la maison.
Il est donc facile d’imaginer un nombre illimité des fonctions qui pourraient faciliter le confort quotidien dans la maison (par exemple la cafetière s’allume et les volets s’ouvrent à 7h tous les matins) [2].
La sécurité
En cas de menace pour la sécurité de la maison, tout composant domotique est capable d’émettre un message sur l’installation qui sera reprise et traité par un module spécialisé pour la surveillance. Ce module peut alors déclencher n’importe quel composant présent dans l’installation afin de simuler une présence ou bien renforcer la sécurité. Ces actions peuvent se faire selon un choix particulier, selon une durée ou un nombre de détections ou bien directement par téléphone ou par un ordinateur à distance.
Ces actions peuvent être aussi diverses telles que :
Enclenchement de certaines lumières intérieurs pour simuler une présence (des centaines de combinaisons aléatoires sont possibles).
Enclenchement d’un signal acoustique destiné à décourager les « visiteurs ».
Création et envoie d’un SMS sur notre portable.
Composition d’un numéro de téléphone afin d’activer un service de sécurité.
La gestion d’énergie
Un système domotique peut diminuer de 40% à 70% la facture d’énergie du domicile sans toucher au confort de vie.
La domotique va influencer la dépense d’énergie sur deux éléments :
La suppression de la consommation électrique inutile : l’économie d’énergie, c’est avant tout supprimer une énergie dépensée alors qu’elle n’est pas utilisée. En effet, le gaspillage d’énergie peut être limité avec des produits domotiques afin de ne pas avoir de lampe oubliée à la cave pendant plusieurs jours, un éclairage sur dimensionné ou une lampe allumée en plein jour.
La distribution de chaleur dans les pièces : Une régulation « intelligente » de l’énergie dans les pièces est essentielle, non seulement pour les factures d’énergie, mais aussi pour le confort de vie. Le réglage des températures sont simples et visuels, chaque pièce peut bénéficier d’un réglage qui lui est propre (absence/présence, jour/nuit) et une commande à distance par téléphone est possible afin de mettre la maison sur «confort» ou bien « économie » lors de l’absence des habitants [2].
I.2.3 Techniques de la domotique
La domotique est basée sur la mise en réseau par une « centrale de commande » des différents appareils électriques de la maison.
La centrale de commande : Programmable et contenant des modules embarqués (passerelles domestiques) ou une interface micro-informatique (écran tactile, serveur, etc.) elle joue le rôle d’une « intelligence » centralisée et d’interface homme-machine centralisée pour l’usager ou des services distants de contrôle. Elle tend à devenir plus réactive aux changements du contexte. Pour cela elle réunit ou remplace divers appareils (programmateur/régulateur de chauffage, centrale d’alarme, système de centralisation des persiennes électriques, contacteur jour/nuit du cumulus, délesteur, programmateurs horaires, systèmes d’arrosage automatiques, etc.), qui peuvent fonctionner et interagir de manière asynchrone [3].
L’écran de contrôle : il est fixe dans le domicile, où il peut être émulé à distance via le réseau ADSL de la maison puis l’internet), permettant le pilotage de la maison à distance pour tout ou partie des fonctions domotiques. L’interface distante peut être par exemple un ordinateur de poche, un téléphone portable ou smartphone, une tablette tactile, une télécommande (universelle ou non), une interface sur télévision connectée, un écran + souris, etc [3].
Le pilotage à distance : Il permet de faire face quasiment en temps réel à des situations particulières [3].
Figure 1 : Architecture du système Android
Etude de l’existant
L’étude de l’existant est une étape fondamentale dans le développement des applications. Cette étape consiste à définir les caractéristiques du système existant et à dégager ses défaillances ce qui permet de définir les solutions adéquates.
Dans ce qui suit, nous présentons une analyse de l’existant, puis nous détaillons la critique de l’existant afin de présenter une solution.
Applications domotiques existantes
Les applications domotiques sont nombreux sur le marché et leur nombre contenu de s’accroître de jours en jours.
A l’heure actuelle les principaux équipements contrôlés :
L’éclairage (extérieur aussi bien qu’intérieur).
Les appareils ménagers (bouilloire, cafetière, réfrigérateur, four, etc.) et domestiques
(Téléviseur, système de son, etc.).
La consommation de l’énergie (chauffe-eau, stores vénitiens, etc.).
La sécurité personnelle et résidentielle (agression, rôdeurs, intrusion, feu, vol, etc.).
Les équipements audio et vidéo, etc.
Ces applications se diffèrent essentiellement en système d’exploitation utilisé dans le serveur, protocoles et licence.
Nous illustrons quelques applications dans le tableau suivant pour distinguer les différents critères d’un système domotique :
II.2 Analyse de l’existant
Simple Allumage.
- Commande centralisée sans fil avec retour d’information.
- Ajouter un nouveau point de commande grâce aux interrupteurs sans fil.
- Automatiser l’éclairage à votre passage.
- Pilotage des volets roulants à partir d’un seul point de commande.
- Une solution pour quitter un lieu sans oublier de fermer un volet.
- Une solution pour la rénovation du chauffage électrique.
- Sans fil, pour le choix du bon emplacement.
II.3 Critique de l’existant
Cette étape nous permet de dresser un bilan du système actuel et d’en faire ressortir les faiblesses.
Voici les lacunes qui ont pu être décelés suite à cette analyse :
Ces solutions appelées semi-domotique ne présentant pas toujours une solution complète : chaque service (lumière, volet roulant, chauffage, système alarme) est séparé et géré avec des équipements différents incapables de dialoguer ensemble.
Ils existent des applications présentes dans le marché tunisien qui répondent à plusieurs problématiques, mais elles sont trop chères.
C’est dans ce but que visons le développement d’une solution propriétaire afin de faire face à ces problèmes application afin de résoudre ces types des problèmes et aboutir à nos objectifs.
II.4 Objectifs à atteindre
Les principaux objectifs à atteindre à travers la réalisation de l’application domotique sont les suivants :
Pouvoir contrôler à distance ou directement chez soi, le comportement des appareils qui sont intégrés au système domotique.
Automatiser les tâches répétitives du quotidien (exemple: réveil, ouvrir les volets, activer la climatisation, désactiver l’alarme…).
Mieux gérer la consommation en électricité et donc faire des économies.
Choix technologiques
Dans cette partie, nous allons étudier les composants électriques et le système d’exploitation Android de notre produit en détaillant les critères de choix.
Partie électrique
III.1.1 Arduino
Définition
Arduino est une communauté open-source entreprise de matériel et logiciel informatique, projet et utilisateur qui conçoit et fabrique des kits à base de microcontrôleurs pour la construction d’appareils numériques et des objets interactifs qui peuvent détecter et objets de contrôle dans le monde physique.
Une carte électronique : Une carte électronique est un support plan, flexible ou rigide, généralement composé d’époxy ou de fibre de verre. Elle possède des pistes électriques disposées sur une, deux ou plusieurs couches (en surface et/ou en interne) qui permettent la mise en relation électrique des composants électroniques. Chaque piste relie tel composant à tel autre, de façon à créer un système électronique qui fonctionne et qui réalise les opérations demandées.
but : Pour créer facilement des systèmes électroniques.
Type : On peut classer les cartes arduino en deux grandes familles :
– les cartes arduino officielles (ou « classique »), compatible hardware et software avec le « form factor » et l’ide arduino,
– les cartes dérivées d’arduino, compatible avec les shields arduino classique (mais pas avec l’ide arduino de base).
Elément
Trois éléments n’apparaitront pas dans les listes et sont indispensables
* Carte Arduino
* Shield Ethernet
* Bread boord (plaque d’essai)
* Un lot de fils pour brancher :
Mâle>> Mâle
Mâle>>Femelle
Femelle>> Femelle
Applications
Le système Arduino nous permet de réaliser un grand nombre de choses, qui ont une application dans tous les domaines, par exemples :
-contrôler les appareils domestiques
-fabriquer votre propre robot
-faire un jeu de lumières
-communiquer avec l’ordinateur télécommandé
III.1.2 Le microcontrôleur
Définition
Un microcontrôleur est un système informatique formé généralement d’un processeur et divers périphériques capables d’effectuer des tâches spécifiques. On peut mentionner entre autres les périphériques d’Entrée/Sortie, les Times, les convertisseurs Analogiques/ Numériques.
Les microcontrôleurs se caractérisent par un haut degré d’intégration. Ils trouvent pleinement leurs intérêts dans les applications embarquées qui ont plus besoin d’un grand nombre de lignes d’E/S pour la commande, l’acquisition ou la communication que d’une capacité de traitement élevée. Ils permettent ainsi la conception de cartes de commandes, de petites tailles et avec des rapports prix/qualité raisonnables et ce pour un grand nombre de systèmes embarqués [4].
Choix de microcontrôleur
Ci-dessous un tableau résumant les différentes caractéristiques de quelques types des microcontrôleurs disponibles sur le marché:
Tableau 2 : Table de critère entre les trois solutions [5]
Dispositif Microcontrôleur
ATmega2560
Pic16f877
STM 32
Flash
256KB
8KB
128KB
EEPROM
4KB
256B
4KB
RAM
8KB
368B
8KB
General Purpose I/O pins
86
33
86
16 bits resolution PWM channels
12
2
8
ADC Channels
16
8
12
Suite à ce tableau comparatif, nous avons choisi le microcontrôleur ATmega2560ayant les caractéristiques les plus performantes. Ce dernier est compatible avec la carte ARDUINO.
Notre choix peut être justifié par :
La disponibilité : la carte est disponible dans les marchés tunisiens.
Un environnement de programmation clair et simple : L’environnement de programmation Arduino (Arduino SDK (Software Development Kit)) est facile et simple de tel façon il assure une utilisation flexible.
Logiciel Open Source et extensible : le IDE Arduino et le langage Arduino sont publiée sous licences open source, de tel sorte qu’elles peuvent être extensible et améliorer même d’implémenter des nouveau bibliothèques puisque le langage Arduino est basé sur le langage C++.
Matériel Open source et extensible : Les schémas des cartes ainsi des module Arduino sont publié au public sous une licence Creative Communs, ce si permet aux utilisateurs relativement inexpérimentés de améliorer et crée même des autres modèle Arduino ou leur propres carte Arduino.
Carte officielle : la qualité de la carte est assurée et garantie.
Figure 2 : Carte Arduino[5]
III.2 Partie Informatique
III.2.1 Comparaison entre les applications Natives et les applications
Hybride
Site mobile, application hybride ou native… On peut facilement se perdre parmi ces notions. Entre les langages web et mobiles, des technologies en constante évolution et une multitude de plateformes de développement technique, difficile d’y voir clair. [6]
Quelles sont les différences entre ces deux types d’applications ?
Définition
Une application native est une application mobile développée pour un des systèmes d’exploitation utilisés par les smartphones et tablettes (iOS, Android, Windows Phone etc.). Elle est développée avec un langage spécifique à son système d’exploitation. Elle est distribuée uniquement par l’intermédiaire des plateformes d’applications qui contrôlent sa nature et ses contenus. Lorsque l’application est payante ces plateformes prélèvent une part du prix de vente.
Société
Système d’exploitation
Langage de développement
Plateforme
Apple
iOS
Objective-C
App Store
Microsoft
Windows Phone
C#
Marketplace
Google
Android
Java
Google Play
Développer une application native permet d’utiliser la mémoire du smartphone ainsi que toutes les fonctionnalités liées au système d’exploitation visé (GPS, accéléromètre, appareil photo, etc.). Cela permet également de proposer des applications plus riches en termes de fonctionnalité, de qualité, de performance et de résolution que les web applications en HTML5 ou les applications hybrides.
Une application native ne peut cependant être utilisée que par les mobinautes utilisant le système d’exploitation mobile visé. Il convient donc de multiplier les applications natives si on souhaite toucher le plus grand nombre de mobinautes. Il faudra une application par système d’exploitation utilisé par les mobinautes (interface adaptée, bonne résolution etc.)
Une application hybride combine des éléments HTML5 sous forme de web application et des éléments d’une application native. Ceux-ci permettent d’utiliser les fonctionnalités natives des smartphones. De plus elle pourra être distribuée en tant qu’application sur les plateformes d’applications (App Store, Android Market, etc.).
Le principe de l’application hybride permet de réduire les coûts et délais de développement. Cependant la qualité, la performance, et la résolution de ces applications sont nettement inférieures à celles des applications natives. En effet l’application hybride peut ne pas bien s’adapter au système d’exploitation utilisé par le smartphone du mobinaute (interface polluée par des widgets inutiles, mauvaise résolution etc.).[7]
En plus les applications hybrides ne sont accessibles que sur iPhone et Android, et sont parfois refusées sur certaines plateformes d’applications.
Quel genre d’application voulez-vous ?
Les applications web restent un bon complément aux applications natives mais seront plus rarement utilisées par les mobinautes. Quant aux hybrides, leurs caractéristiques sont moins attrayantes que celles des applications natives.
De par notre nombreux projet mobile mené, nous pouvons affirmer que les applications natives offrent de meilleurs résultats. La clef de la réussite d’un projet reste la communication entre le client et le prestataire. Nous en sommes convaincus, et c’est pour cela que nous proposons la meilleure qualité de service possible.
Typologie des interfaces numériques
Entre un site web et une application mobile, la différence est simple. Mais lorsque l’on creuse un peu plus loin… qu’elle est la différence entre un site mobile et un web App ? Qu’est-ce qui différencie une application hybride d’une application native ? Et quelles sont les technologies permettant du cross-Platform ?
Pour répondre à ces questions, voici un panorama des interfaces numériques existantes et leur classification :
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons défini le champ de notre étude suivi d’une étude de l’existant afin de préciser nos objectifs à atteindre. En effet, l’étude de l’existant est essentielle pour bien spécifier l’application qui sera réalisée. Cette étude représente le cadre général de la conception de l’application.