Maison intelligente et application domotique

Mémoire de DIPET 1 En informatique

Medjo Medjo Junior Alifa
12 Mai 2020

Dédicace

I

je dédie ce modeste travail à :

Ma chère Mère, mon cher père et mes soeurs pour leur soutien, affection et amour, leur confiance et patience et pour leurs sacrifices infinis. Que Dieu les garde et les protège.

Mes amis, qui représentent pour moi tout le sens de la sincérité et de la fidélité, avec qui j'ai passé des moments inoubliables. Je vous souhaite plein de bonheur

Remerciements

II

Aucune oeuvre humaine ne peut prétendre atteindre son but et encore moins ses aspirations sans le concours des autres. C'est pourquoi nous tenons à remercier:

-- Dieu tout puissant pour nous avoir donné la force et la patience pour mener à bien ce projet;

-- Le Professeur Ndjankomo Salomé Essiane pour nous avoir permis de suivre une formation de qualité au sein de l'institution dont elle est à la tête;

-- Dr Olle Olle Daniel pour conseils et sa disponibilité en toutes circonstances;

-- M. Medzo pour le soutien et ses conseils dans les moments difficiles;

-- Mme Habibatou Mindja pour sa générosité et ses actions;

-- Toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à l'élaboration de ce travail.

III

Table des matières

Dédicace I

Remerciements II

Liste des abréviations XI

Résumé XII

Abstract XIII

1	Introduction Générale		1
	1.1	Contexte du cadre du travail	1
		1.1.1 Contexte social	1
		1.1.2 Contexte scientifique	1
		1.1.3 Contexte académique	2
	1.2	Problématique (Questions de recherche)	2
	1.3	Objectifs	3
		1.3.1 Objectif général	3
		1.3.2 Objectifs spécifiques	3
	1.4	Méthodologie	4
2	Etat de l'art		5
	Introduction		5
	2.1	Les normes des installations électriques	5
		2.1.1 La norme NF C 15-100 : installation électrique à basse tension	5
		2.1.2 Le Guide UTE C90-483-1 et 2 : câblage résidentiel des réseaux de communi-
		cation sur paires symétriques et câble coaxial	6
	2.2	Généralité sur la domotique	7

IV

2.2.1 Définition 7

2.2.2 Les fonctions de la domotique 8

La fonction de sécurité 8

La fonction de surveillance 9

La fonction de gestion d'énergie 9

La fonction de scénarisation 9

La fonction de communication 10

La fonction de confort 10

2.2.3 Les supports de transmission 10

a)Les courants porteurs 11

b)Les réseaux sans fil 12

c)Les réseaux filaires 13

d)Choix d'une technologie 13

2.3 Conclusion 14

Conclusion 14

3 Conception de l'application mobile 15

Introduction 15

3.1 Etude des technologies mobiles pour Smartphone 15

3.1.1 Notion d'application mobile 15

3.1.2 Les systèmes d'exploitation mobiles 16

a) Android OS 16

b) IOS OS 16

c) Windows OS 17

d) Blackberry OS 17

e) Symbian et Java OS 18

3.1.3 Statistiques sur la popularité des Systèmes d'exploitation mobiles 18

3.2 Analyse et modélisation du système 20

3.2.1 Spécification des besoins 20

i. Les besoins fonctionnels 20

ii. Les besoins non fonctionnels 21

3.2.2 Méthodologie et approche 21

3.2.2.1 Présentation de UML 22

V

3.2.2.2 Les atouts de UML 23

3.2.3 Diagramme de classe 23

3.2.4 Le diagramme de cas d'utilisation 25

3.3 Conception 32

3.3.1 Diagrammes de séquences 32

3.3.2 Diagrammes d'activités 38

Conclusion 43

4 Construction du prototype 44

Introduction 44

4.1 Cahier de charges 44

4.1.1 Schéma architectural 44

4.1.2 Fonctionnalités mises en avant 45

4.2 Synoptique du système 46

4.2.1 Schéma synoptique 46

4.2.2 Explication du fonctionnement 46

4.3 Choix et description des composants 48

4.3.1 Choix des composantes 48

4.3.2 Schéma de fonctionnement 58

4.4 Liste du matériel 59

Conclusion 60

5 Réalisation du système domotique 61

Introduction 61

5.1 Choix technique 61

5.1.1 Power AMC 61

5.1.2 Fritzing 62

5.1.3 Arduino IDE 62

5.1.4 App Inventor 64

5.1.5 Adobe Photoshop CS6 66

5.1.6 TinyBD 66

5.2 Programmation 66

5.2.1 Éclairage par détection de présence 67

5.2.2 Éclairage par commande téléphonique 68

VI

5.2.3 Éclairage crépusculaire 69

5.2.4 Ouverture/fermeture par détection de présence 70

5.2.5 Régulation de la température 71

5.2.6 Détection de gaz/ fumée 72

5.3 Réalisation 72

5.3.1 Prototype monté 72

5.3.2 Tests 73

Conclusion 77

Conclusion générale 79

Annexes 80

Annexe 1 : Brochage de la carte arduino Méga 80

Annexe 2 : Code source Arduino des fonctions 81

Annexe 3 : Programme des blocs de l'application Android 83

VII

Table des figures

2.1 Les intérêts de la domotique 8

2.2 Les courants porteurs de ligne 11

2.3 La transmission sans fil 12

3.1 Android OS bot 16

3.2 Iphone Operating System 17

3.3 Windows operating System 17

3.4 Blackberry operating System 18

3.5 Symbian & Java OS 18

3.6 Ventes comparées 2012/2014 de Smartphones par OS selon Statista.com 19

3.7 Parts du marché des systèmes d'exploitation mobile en Avril 2020 19

3.8 Parts du marché des systèmes d'exploitation Android et Windows de 2012 à 2017 . 20

3.9 Principe des 14 diagrames UML version 2.4 23

3.10 Diagramme de classe du système. 24

3.11 Diagramme de cas d'utilisation général du système 26

3.12 Diagramme de cas d'utilisation « gérer les lampes/leds » 27

3.13 Diagramme de cas d'utilisation: « consulter température» 28

3.14 Diagramme de cas d'utilisation: « gérer la ventilation» 29

3.15 Diagramme de cas d'utilisation: « Notifier utilisateur» 31

3.16 Diagramme de séquence: « s'authentifier» 33

3.17 Diagramme de séquence: « se connecter» 34

3.18 Diagramme de séquence: « allumer les lampes» 35

3.19 Diagramme de séquence: « ajouter compte» 36

3.20 Diagramme de séquence: «Supprimer compte» 37

3.21 Diagramme de séquence: « Consulter température» 37

3.22 Diagramme de séquence: « Notifier utilisateur» 38

VIII

3.23 Diagramme d'activité: « S'authentifier» 39

3.24 Diagramme d'activité: « Se connecter» 40

3.25 Diagramme d'activité: « Allumer la lampe» 41

3.26 Diagramme d'activité: « Ajouter les comptes» 42

3.27 Diagramme d'activité: « Supprimer les comptes» 43

4.1 plan architectural du domicile 44

4.2 Synoptique du système domotique 46

4.3 Parties d'une carte Arduino Méga 49

4.4 Module GSM SIM 800l 50

4.5 Le module LDR 51

4.6 Capteur ultrason HC-SR04 52

4.7 principe de la PIR HC-SRO5» 52

4.8 PIR HC-501 53

4.9 capteur analogique de gaz MQ2 53

4.10 capteur de température t d'humidité DHT11 54

4.11 le piezzo buzzer 55

4.12 Afficheur LCD avec interface L2C 55

4.13 Module Bluetooth HC 06 56

4.14 Ventilateur DC 12 volts 57

4.15 module relais 57

4.16 Adaptateur 12 volts 58

4.17 schéma de principe de fonctionnement du système.» 58

5.1 Sybase Power AMC 61

5.2 le logiciel Fritzing 62

5.3 Arduino IDE 62

5.4 Interface Arduino IDE 63

5.5 APP INVENTOR by Massachussetts Institute of Technology 64

5.6 interface de design 65

5.7 interface de création des bloc 65

5.8 Adobe Photoshop CS6 66

5.9 Adobe Photoshop CS6 66

5.10 organigramme de l'éclairage par détection de présence 67

IX

5.11 organigramme de l'éclairage par téléphone 68

5.12 organigramme de l'éclairage crépusculaire 69

5.13 organigramme de l'ouverture/fermeture via la détection de présence 70

5.14 organigramme de la régulation de la température 71

5.15 organigramme de Détection de gaz/ fumée 72

5.16 Maquette de la maison intelligente alimentée. 73

5.17 Maquette de la maison intelligente 73

5.18 Interface d'authentification de l'application mobile smart home 73

5.19 page "Menu" logiciel Smart Home V2 74

5.20 Interface des appareils Bluetooth disponibles 74

5.21 La page "Éclairage" du logiciel Smart Home V2 75

5.22 La page Température" de l'application Smart Home V2 76

5.23 La page "Ventilation" du logiciel Smart Home V2 76

5.24 Interface d'administration de Smart Home V2 77

5.25 Option d'ajout d'un compte 77

5.26 le brochage de la carte arduino 80

5.27 bloc de l'interface s'authentifier 84

5.28 bloc de l'interface s'authentifier suite 84

5.29 bloc de l'interface Eclairage 85

5.30 bloc de l'interface Ventilation 86

X

Liste des tableaux

2.1	Les technologies filaires	13
2.2	Les technologie sans fil	14
3.1	Répartition des rôles entre acteurs	25
3.2	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les leds	27
3.3	Fiche de description du cas d'utilisation : consulter température	28
3.4	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer la ventilation	29
3.5	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les comptes	30
3.6	Fiche de description du cas d'utilisation : notifier utilisateur	31
4.1	Tableau comparatif des différentes cartes arduino	48
4.2	Liste du matériel utilisé	59

XI

Liste des abréviations

ENSET Ecole Normale Supérieure d'Enseignement Technique

HAL Home Automed Living

DIPET-1 Diplome de Professeur de l'Enseignement Technique de Premier Cycle

CETIC Collège d'Enseignement Technique Industriel er commercial

ICT Information and Communication Technologies

WC Water Closet

DSL Digital suscriber Line

RJ 45 Registered Jack du standard 45

UML Unified Modeling Language

MERISE Méthode d'Étude et de Réalisation Informatique pour les Systèmes d'Entreprise

LDR Light Dependent Resistor

OCDE Organisation de Coopération et de Développement Économique

USB Universal Serial Bus

GSM Global System for Mobile Communication

Résumé

XII

Ce document rédigé avec Latex présente le contexte, le fonctionnement, les phases de conception et la réalisation de notre système de contrôle et gestion d'une maison intelligente via une application Android. Il a été pensé pour réduire la consommation énergétique dans les habitations, garantir une meilleure sécurisation de celles-ci et augmenter le confort de l'Homme en leur sein. Le système répond également au souci d'accessibilité aux appareils électroniques des personnes à mobilité réduite ( gens en situation de handicap ou de maladie). Son habileté à notifier l'utilisateur en temps réel et l'association de commandes physiques et d'un smartphone sont des caractéristiques qui le démarque des autres systèmes domotiques existant. Ce travail envisage également quelques perspectives de recherche liée à la gestion de l'énergie grâce à la domotique dans les domiciles telles que l'utilisation des panneaux solaires pour l'alimentation et d'internet pour les commandes.

Abstract

XIII

This document presents the context, operation, design phases and implementation of our smart home control system by a mobile application. It has been designed to reduce energy consumption in homes, ensure better security of these and increase the comfort of man within them. The system also responds to the concern for the accessibility of electronic devices to people with reduced mobility (people with disabilities or illnesses). Its ability to notify the user in real time and the combination of physical controls and a smartphone are characteristics that set it apart from other existing home automation systems. This work also envisages some research perspectives related to energy management through home automation such as the use of solar panels for power and internet for orders.

1

Chapitre 1

Introduction Générale

1.1 Contexte du cadre du travail

1.1.1 Contexte social

Le taux de criminalité et la délinquance étant en hausse dans notre pays, il est difficile aujourd'hui de garantir un niveau élevé de sécurité dans nos lieux de travail, de loisir et bien-sur nos locaux d'habitation. En effet, que l'on soit dans un quartier populaire, bourgeois ou modeste, l'on n'est pas à l'abris d'une violation de domicile, d'un vol et pire encore d'un braquage. D'un autre côté, sachant que tout être humain passe le plus de son temps chez soi( notamment les personnes âgées, les individus à mobilité réduite), et que l'environnement domestique impacte sur la condition de vie, l'homme tend toujours à améliorer son univers personnel et l'accessibilité de ses services. il apparaît ainsi judicieux, voire bénéfique d'un point de vue social d'améliorer la sécurité et le confort au sein du domicile.

1.1.2 Contexte scientifique

Parmi tous les champs d'étude possibles de l'intelligence ambiante, celui du bâtiment intelligent nous parait particulièrement intéressant, car il touche les utilisateurs dans leur quotidien. Les avancées dans ce domaine ont un impact sur une large population et sont applicables à différents niveaux : gestion de l'énergie, maintenance, nettoyage, sécurité, santé, autonomie des personnes âgées ou handicapées, vie de la famille, loisirs, activités professionnelles, logistique, etc... Historiquement, la domotique a été présentée il y a une vingtaine d'années, comme devant révolutionner le quotidien des individus. Or, des facteurs bloquants, principalement dù aux coûts, à la fiabilité des solutions proposées, mais aussi à la difficulté d'adaptation d'un système générique à chaque habitation, ont conduit, sinon à un échec, tout au moins à un retard important dans ce domaine, pourtant porteur. Une

2

infime partie des habitations des pays du Sud possède des systèmes automatisés pouvant gérer des luminaires, quelques dispositifs d'ouverture/fermeture de stores, portes, voire de contrôle du chauffage et de la climatisation. Quelques-uns autorisent des manipulations à distance, par téléphone ou smartphone, et certaines solutions commerciales, comme le logiciel HAL (Home Automated Living), permettent un pilotage par commande vocale.

1.1.3 Contexte académique

L'école Normale Supérieure d'Enseignement Technique ENSET de l'université de Yaoundé 1 à Ebolowa,forme des ingénieurs pédagogues dans les sciences industrielles, technologiques et commerciales. Les étudiants ayant pris part à cette formation sont appelés à mettre en application les connaissances acquises dans les différentes unités d'enseignement ainsi que dans leurs expériences personnelles pour mener à bien un travail sur un thème défini. c'est pourquoi nous nous lançons dans la réalisation de notre projet de fin d'étude en vue de l'obtention du Diplôme de Professeur de l'En-seignement Technique 1er grade (DIPET1). Le DIPET I est en outre une attestation reçue par les ingénieurs pédagogues synonyme de leur succès à la formation suivie dans une filière industrielle ou commerciale du premier cycle donc BACCALAURÉAT+3. Il offre la distinction et la qualité de professeur de premier cycle dans les établissements d'enseignement technique ( CETIC). Ainsi, nous nous sommes proposés de travailler sur le thème: Contrôle et gestion d'une maison intelligente via une application Android.

1.2 Problématique (Questions de recherche)

Aujourd'hui, le constat est clair dans notre société: d'une part, disposer d'un logement hautement sécurisé et bénéficiant des avancées informatiques est assez coûteux et ne garantit pas toujours une sérénité totale. d'autre part, une certaine négligence dans la gestion du domicile peut déboucher sur des dépenses énormes en matière d'énergie et surtout à des catastrophes pouvant nuire à la santé et à la vie de l'Homme. Fort de ce qui précède, il parait opportun de se poser les questions suivantes: ...

-- Comment sécuriser un logement?

-- Comment commander ses appareils électroménagers à distance? -- Comment contrôler sa consommation énergétique?

-- Enfin, comment offrir un meilleur accès aux services de la maison aux personnes à mobilité réduites?

3

1.3 Objectifs

1.3.1 Objectif général

L'objectif principal de notre travail est d'apporter une solution informatique de soutien qui améliorera le sentiment de bien-être de l'homme dans son domicile. En effet, avec l'appui d'un système informatique, les occupants d'un domicile pourront contrôler et gérer leur maison plus aisément et le tout en complète quiétude. Cet objectif global peut se décliner en plusieurs sous-objectifs dits spécifiques.

1.3.2 Objectifs spécifiques

· Économie d'énergie

Notre solution devra permettre de faire des économies en terme d'énergie. En gérant les volets selon la saison, ainsi que le chauffage, le système domotique permet d'économiser de l'énergie, et donc de l'argent, même si au départ on ne recherchait que le confort en plus.

En cas d'un départ en voyage, la décision de laisser les ampoules en veille ou en activité est souvent très difficile à prendre. C'est tout l'intérêt du système car il devra faire changer d'état aux appareils inactifs en fonction du temps qu'il fera pour vous permettre de réduire ses consommations d'énergie et ce sans l'intervention humaine.

· Optimisation de l'éclairage et du chauffage

En plus de la télécommande mobile, la maison intelligente gérera l'éclairage de telle sorte que les ampoules s'allument en détectant une présence et qu'elles s'éteignent une fois que celle-ci s'éloigne. Pour ce qui est du chauffage, le système régulera la température automatiquement pour permettre un ajustement selon la saison et le taux d'humidité.

· Sécurisation et optimisation des ouvertures

Les portes et fenêtres seront truffées d'alarmes qui, en cas de tentative d'intrusion se déclencheront pour informer le propriétaire. Quant au volet d'optimisation, l'ouverture automatique des portes permettra aux personnes en situation de handicap d'avoir "une main mise" sur la maison

· Sécurisation du périmètre

La demeure aura un regard attentif sur ses alentours question de se rassurer qu'aucune menaces ne s'en approche. On pourra alors définir un périmètre de sécurité à ne pas franchir pour les étrangers.

· 4

Commande et contrôle à distance de la maison

Que l'on soit dans une pièce quelconque du domicile, dans son bureau ou en voyage, l'on pourra garder un oeil sur la maison et pouvoir la gérer grâce à une connexion par Bluetooth ou via internet.

· Maison communicante

Le système devra alerter le propriétaire par le biais de SMS ou d'appel téléphonique s'agissant des différentes connexions, d'un déclenchement d'alarme ou autre...

· Signaux visuels ou sonores

Le dispositif devra alerter le propriétaire par le biais de SMS ou d'appel téléphonique s'agissant des différentes connexions, d'un déclenchement d'alarme ou autre...

1.4 Méthodologie

La méthodologie est une démarche visant à organiser de bout en bout le bon déroulement d'un projet. C'est tout l'opérationnel et le tactique qui font qu'une opération aboutisse dans un triangle représentant l'équilibre qualité-coût-délai.

La présente étude portant sur le trio "automatisme habitat-intelligent et programmation" vise principalement à démontrer la pertinence de l'utilisation de la domotique afin d'augmenter la sécurité et le confort en milieu résidentiel. Sachant que ce domaine est récent, il s'avère judicieux de présenter dans un premier temps la réglementation des installations électriques classiques avant de présenter les ajouts de ce champ innovateur. Ces ajouts seront alors mis en oeuvre dans notre système qui nous servira d'échantillon afin d'effectuer les premiers tests et d'en interpréter les résultats préliminaires.

5

Chapitre 2

Etat de l'art

Introduction

Une installation électrique est constituée par l'ensemble des circuits et des appareils qui y sont associés en but de l'utilisation de l'énergie électrique. Pendant des années, nos habitations ont fonctionné avec des installations électriques traditionnelles. L'éclairage électrique et les appareils électroménagers paraissent aujourd'hui comme des évidences. Pourtant, les installations traditionnelles incluant des prises électriques, des interrupteurs et des voyants pourraient disparaître car de nouvelles technologies s'introduisent progressivement ayant pour but de venir en complément aux normes d'ins-tallations électriques classiques. ces réglementations varient d'un pays à un autre, d'une sous région à une autre.[5]

2.1 Les normes des installations électriques

Une installation électrique est soumise à des normes en vue d'une utilisation sans danger de l'élec-tricité. Selon la région et la période, on distingue plusieurs normes.

2.1.1 La norme NF C 15-100 : installation électrique à basse tension

La norme française NF C15-100 réglemente les Installations électriques en basse tension. Elle porte plus précisément sur la protection de l'installation électrique et des personnes, ainsi que sur le confort de gestion, d'usage et l'évolutivité de l'installation. Elle traite de la conception, de la réalisation, de la vérification et de l'entretien des installations électriques alimentées sous une tension électrique au plus égale à 1 000 volts (valeur efficace) en courant alternatif et à 1 500 volts en courant

6

continu. Elle est régulièrement remise à jour pour prendre en compte les évolutions des technologies et techniques ainsi que des évolutions en matière de sécurité des installations en question. La dernière version date de 2015. Son domaine d'application est très large : « bâtiments à usage d'habitation; bâtiments à usage commercial; établissements industriels; établissements agricoles et horticoles; bâtiments préfabriqués; terrains de camping et installations analogues[5].

La norme NF C 15-100 impose un nombre minimal d'équipements par pièce qui sont:

cuisine

01 point lumineux commandé, 06 prises de courant à 10/16 Ampères non spécialisées dont 04 en hauteur; 01 circuit à 32 ampères pour une gazinière ou une plaque de cuisson électrique, 02 circuits à 20 ampères pour alimentation des appareils de type lave-vaisselle, four électrique, congélateur, etc.

Salle de séjour

01 point lumineux commandé, 01 prises de courant à 16 ampères + 01 par tranche de 4 m2 avec un minimum de 05, 01 prise RJ45, 1 prise TV (si absence de prise RJ45), 1 prise téléphone.

v Chambre

01 point lumineux commandé, 03 prises de courant à 16 ampères, 01 prise RJ45.

v Salle de bain et WC

01 point lumineux commandé, 01 prise de courant à 16 ampères et 01 à proximité de la commande d'éclairage.

Extérieur

01 point lumineux commandé par entrée principale ou de service

2.1.2 Le Guide UTE C90-483-1 et 2 : câblage résidentiel des réseaux de communication sur paires symétriques et câble coaxial

les fils et les circuits sont ce qui caractérise bien évidemment le plus une installation électrique : les fils qui se cachent dans des gaines dans toute la maison. Ces gaines peuvent comporter deux ou trois fils, selon qu'elles aient besoin d'être rattachées à la terre en guise de protection. ce guide vient en complément de la norme NF C 15-100[4]. Il spécifie les exigences de conception d'un câblage apte à supporter plusieurs groupes d'applications de type informatique et télécommunication (appelées

7

aussi "technologies de l'information et de la communication" ICT).il fixe ainsi les règles du câblage résidentiel :

-- Le réseau spécifié est une configuration de câblage en étoile, centralisé au « tableau de commu-

nication ».

-- Le câble recommandé est un câble à paires torsadées ou de la fibre optique, dont les structures varient selon les différents « grades ». Cependant, une infrastructure de câblage grade 3 permet d'acheminer plusieurs applications sur les différentes paires du câble (téléphonie/DSL; informatique/Internet jusqu'à 100 Mbit/s et TV radiofréquence).

Il existe de nombreuses autres réglementation en ce qui concerne les performances de liaison et le câblage intérieur des domicile. Il s'agit notamment de la Norme EN 50173 qui porte sur les systèmes génériques de câblage et la Norme EN 50-174-2 qui régit les installations de câblage (planification et pratiques d'installation à l'intérieur des bâtiments).

2.2 Généralité sur la domotique 2.2.1 Définition

le mot "domotique" vient de la contraction de maison en latin (Domus) et d'informatique ou automatique ou technique[8]. Il désigne l'ensemble des techniques et technologies de l'électronique, de l'électricité, de la mécanique, des télécommunications et de l'informatique appliquées à la gestion automatisée des bâtiments individuels et collectifs. Ces technologies pilotent de façon intelligente l'ensemble des systèmes automatisés présents dans les habitations individuelles et collectives (on parle de maison intelligente)[11].

La domotique permet d'améliorer 04 secteurs dans l'habitat:

v Le confort v La sécurité

v Les économies d'énergies

v La dépendance.

8

FIGURE 2.1 - Les intérêts de la domotique

2.2.2 Les fonctions de la domotique

Les fonctions suivantes peuvent être réalisées grâce aux technologies intégrées dans la domotique:

y' Sécurité

y' Surveillance

y' Gestion de l'énergie

y' Scénarisation des actions

y' Confort

y' Communication

La fonction de sécurité

Contrairement à un système d'alarme traditionnel, une centrale domotique agit sur toute l'ins-tallation électrique de l'habitation. Elle dissuade les intrus en simulant une présence par l'allumage aléatoire des éclairages, de la radio ou l'ouverture des volets durant la journée.... Les accès à un logement ou à un commerce sont contrôlés et enregistrés et, si une intrusion est détectée, la centrale prend les mesures qui s'imposent:

-- Sirène

-- Allumage de tous les éclairage de la maison

-- Appel d'un centre de surveillance, d'un voisin ou d'un téléphone mobile

9

La fonction de surveillance

Différents capteurs détectent les anomalies:

-- Inondation

-- Incendie

-- Fuite de gaz

-- Arrêt du congélateur

-- Coupure de courant

-- Vent ou pluie

La centrale intervient instantanément pour couper les alimentations, remonter les stores, appeler les numéros d'urgence ou faire retentir la sirène si l'occupant est présent.

La fonction de gestion d'énergie

La programmation des seuils de température est l'une des principales sources d'économie. La programmation peut être journalière ou hebdomadaire. Des sondes de température renseignent la centrale sur les valeurs de atmosphère dans chaque pièce. Elle tient compte de la présence d'un occupant et s'adapte automatiquement à son emploi du temps:

-- Extinction des éclairages inutiles;

-- Réglage de l'intensité lumineuse en; fonction de l'activité;

Un simple appel téléphonique suffit pour augmenter le chauffage en prévision de l'arrivée des occupants.

La fonction de scénarisation

Au moment de quitter un habitat ou un commerce, la mise en fonction de l'alarme déclenche une série de contrôles et d'actions, (centralisation des commandes):

-- Fermeture de toutes les lumières;

-- Coupure de l'arrivée de gaz;

-- Vérification de la fermeture de toutes les fenêtres;

-- Allumage de la lumière extérieure durant quelques minutes s'il fait nuit;...

À partir d'un bouton unique, tous les éclairages du living seront ajustés pour le dîner, une soirée télévision ou la création d'une ambiance lumineuse adaptée à l'activité de l'occupant.

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La fonction de communication

De nos jours, les centrales savent communiquer par téléphone, via internet aussi pour les ordinateurs.

Ceci permet à une personne de recevoir l'état de son installation et d'émettre des alertes et piloter sa maison de n'importe quel endroit du monde, de son bureau ou de sa voiture.

La fonction de confort

Ouvrir le portail sans descendre de voiture, allumer automatiquement la lumière en ayant les bras chargés de paquets, arroser automatiquement le jardin, ouvrir ou fermer les volets ou les stores, programmer une ambiance sonore dans la maison, disposer de la télévision dans plusieurs pièces, déclencher la préparation du café avant le réveil, adapter la température aux conditions extérieures, autant de fonctionnalités qui peuvent devenir indispensables. Un émetteur radio, une télécommande infrarouge, un téléphone, une horloge ou un détecteur: différents dispositifs de commande peuvent agir sur le même appareil et un même détecteur peut engendrer des actions différentes (ex : commander un éclairage à partir d'une télécommande tout en conservant les fonctions de l'interrupteur mural). Un détecteur de présence peut donner l'alarme en cas d'absence de l'occupant mais allumera la lumière dans l'autre cas[6].

2.2.3 Les supports de transmission

Les supports physiques les plus courants sont:

? les courants porteurs (CPL)

? les liaisons sans fil (radio ou infrarouge)

? le câble coaxial

? la paire torsadée

? la fibre optique

Différents types de bus utilisent ces supports physiques, gérés par un protocole de communication et dont la structure est le plus souvent celle de l'étoile:

-- les bus techniques ouverts : ils constituent un standard qui regroupe des constructeurs dont les différents matériels peuvent s'interconnecter (ex :BATIBUS, EIBUS, CEBUS, LONWORKS).

-- les bus audio/vidéo : bus spécialisés en image et son

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-- le bus VDI : basé sur la norme ETHERNET, il est plus dédié aux échanges informatiques et téléphoniques

-- les bus propriétaires : seuls les matériels d'un constructeur donné sont compatibles a) Les courants porteurs

Les courants porteurs de ligne (CPL) permettent de disposer, à chaque prise de courant déjà installée dans un bâtiment, d'un accès aux informations à transmettre et offrent donc pour cette raison un avantage tout à fait déterminant. On distingue généralement les trois grands types de courant porteur suivants.

Courant porteur domestique: cette technologie est conçue pour piloter l'éclairage, le chauffage, les automatismes, les prises de courant et la sécurité.

Courant porteur informatique: ce type de courant porteur en ligne autorise le transport des données informatiques, permettant ainsi de constituer un véritable réseau local reliant ordinateurs, imprimantes, accès Internet, serveur multimédia, écran tactile, point d'accès Wi-Fi, etc...

Courant porteur audiovisuel :cette technologie permet de distribuer l'image et le son dans la maison (standard HomePlug AV)

les CPL sont des solutions spécifiques à chaque application et sont utilisés par certains automatismes de la maison (volets roulants, contrôle, commande. . .), ce support de transmission présente également des limites vis à vis de la protection contre les perturbations électromagnétiques qui peuvent dégrader la qualité perçue des services fournis par les opérateurs. De plus, ce sont des Bus dédiés davantage à la commande (manque de retour d'information).

FIGURE 2.2 - Les courants porteurs de ligne

b) Les réseaux sans fil

parmi les technologies sans fil on peut citer:

-- la télécommande : infrarouge ou radio

-- le réseau informatique : WiFi, Bluetooth, . . .

-- Téléphone sans fil : DECT

-- Réseau audiovisuel : diffusion de la télévision dans toutes les pièces

-- Combinaison de la technologie CPL avec la commande sans fil.

La liaison sans fil est une solution souvent utilisée comme extension particulière d'un réseau filaire existant. Si l'absence de cordon de liaison et la mobilité sont les avantages incontestés des systèmes sans fil, ils souffrent encore de certains handicaps:

-- Leur portée est limitée et affectée par les obstacles que les ondes doivent franchir (cloisons, parois métalliques, murs en pierre, arbres, etc...);

-- Par ailleurs, l'innocuité des ondes électromagnétiques pour la santé des individus est contestée par les associations de consommateurs et certains scientifiques. L'OMS a lancé une étude qui devrait aboutir en 2025;

12

FIGURE 2.3 - La transmission sans fil

c) 13

Les réseaux filaires

Le bus filaire est constitué d'une ou plusieurs paires de conducteurs torsadés, permettant la circulation de données à haut débit. Il s'agit de la solution la plus fiable et la plus performante. La mise en oeuvre de ce type de bus dans le domaine du logement neuf est facilité par l'implantation du pré câblage préconisé par la norme C 15-100.

Le câble coaxial, bien connu pour transmettre toutes les applications audiovisuelles, pourrait supporter toutes les applications domestiques, mais il s'avère délicat à installer et peu adapté à la transmission téléphonique.

Grâce au téléphone, le câble à paires torsadées est présent dans chaque foyer. Ses progrès récents lui permettent désormais de transmettre des signaux UHF/ VHF analogiques ou numériques, ce qui en fait le meilleur média fédérateur pour toutes les applications de communication actuelles et à venir de l'habitat.Son universalité, sa petite taille, sa souplesse et sa robustesse favorisent son déploiement en toute sécurité. L'association avec des composants universellement reconnus comme le connecteur RJ45 permet d'en multiplier les accès au sein du foyer.

la fibre optique quant à elle est incontestablement le support qui offre le plus de possibilités (bande passante, dimensionnement, protection contre les ondes électromagnétiques...). À terme, il pourrait remplacer tous les autres systèmes de câblage, mais il ne trouvera sa pleine efficacité que lorsque les équipements posséderont des interfaces et sorties optiques.

d) Choix d'une technologie

TABLE 2.1 - Les technologies filaires

14

TABLE 2.2 - Les technologie sans fil

2.3 Conclusion

Le domicile d'habitation est un lieu très sensible et de ce point les travaux d'ingénieur et d'instal-lations utilisant des ressources telles que l'électricité sont soumis à des réglementations pour assurer la sécurité et le bien être des occupants. Dans ce sillage, s'inscrit alors la norme NF C 15-100 et ses nombreux guides qui jouent le rôle d'arbitres pour ce qui est des manipulations électriques standards au sein du domicile. Cependant avec l'avènement de la domotique, le bâtiment prend une nouvelle orientation avec des fonctionnalités qui tendent à le moderniser et s'arrimer à l'évolution des technologies de l'information et de la communication pour diffuser les informations dans toutes les pièces du domicile. l'on peut désormais soit à travers un réseau physique de câbles ou encore via une connexion sans fil sur son smartphone, sécuriser son domicile, optimiser l'éclairage et les ouvertures, à condition bien-sur de disposer d'une couche de sécurité.

15

Chapitre 3

Conception de l'application mobile

Introduction

La fin du XXe siècle marque l'émergence de technologies mobiles de communication et de traitement de l'information comme le téléphone mobile, l'ordinateur portable, l'agenda électronique personnel, ou plus récemment la Tablette PC. Le téléphone portable est sans doute l'un des outils les plus répandus sur terre, ce qui fait des applications mobiles des atouts puissants pour les dévelop-peurs. Puisque tout cycle de développement logiciel nécessite une étape essentielle d'étude préalable, cette partie doit nous permettre de ressortir les besoins spécifiques et ceux non spécifiques mais également les différents acteurs et leurs utilisation possible de l'application. Nous ferons donc dans ce chapitre l'analyse des besoins, la conception à travers des différents diagrammes et la réalisation de notre application mobile de gestion et contrôle des différentes modules de notre système domotique.

3.1 Etude des technologies mobiles pour Smartphone

3.1.1 Notion d'application mobile

Une application mobile est un logiciel applicatif développé pour un appareil électronique mobile tel qu'un téléphone portable, un assistant personnel, un baladeur numérique ou encore certains ordinateurs ayant des systèmes pour mobiles. En outre, ce logiciel est un programme téléchargeable de façon gratuite ou payante et pouvant s'exécuter via un système d'exploitation d'un smartphone. Selon les environnements, les applications mobiles offrent une certaine ergonomie et des possibilités de développement divers[9].

16

3.1.2 Les systèmes d'exploitation mobiles

Un système d'exploitation ou logiciel système, ou Operating System (OS), est un logiciel qui, dans un appareil électronique, pilote les dispositifs matériels et reçoit des instructions de l'utilisateur ou d'autres logiciels (ou applications). Ces logiciels doivent être adaptés à un système d'exploita-tion.Dans le but de choisir l'OS répondant à nos exigences, il semble opportun de faire un arrêt et de présenter brièvement les différents systèmes d'exploitation, leurs atouts et leurs limites afin de déterminer le leader du secteur du mobile.

a) Android OS

Android est un système d'exploitation mobile fondé sur le noyau Linux et développé et lancé par Google en 2007 pour les smartphones et tablettes. Son interface visuelle est assez chargée et offre une large capacité de personnalisation de l'application native. Ce système étant très flexible et libre, il équipe la majorité des téléphones portables de divers fabricants de portable dans le monde ( Samsung, Huawei, Tecno, LG).

FIGURE 3.1 - Android OS bot

b) IOS

IOS ( IPhone Operating System) est le système d'exploitation mobile développé par Apple pour l'iPhone, l'iPod touch, et iPad. Il est dérivé de Mac OSx. La société Apple a lancé son système pour mobile en 2008 et ciblait la société bourgeoise du monde et notamment celle des États-Unis. Les systèmes IOS ne fonctionnent que sur les appareils de marque Apple qui ne sont pas forcément à la portée de tous. De plus, il est assez difficile de faire approuver une application par le Apple Store qui est très réservé. Ce sont ces particularités qui freinent l'explosion commerciale de la propriété d'Apple qui peine encore à s'imposer en Afrique et en Asie.

17

FIGURE 3.2 - Iphone Operating System

c) Windows OS

La célèbre société Microsoft lance le système d'exploitation Windows Phone dans les années 2010 pour faire partie de la concurrence. Il propose une interface simple avec plusieurs possibilités de personnalisation. Cependant il possède le même principe qu'Apple à savoir qu'il ne peut être disponible que sur des appareils de marAndroid OS botques spécifiques( Microsoft, Nokia Lumia). Et hélas, le Géant de la technologie a annoncé la fin de son système en 2019 et qu'un nouveau produit est à venir dans les prochaines années.

FIGURE 3.3 - Windows operating System

d) Blackberry OS

L'OS BlackBerry est propriétaire pour des téléphone mobile de la gamme des BlackBerry, conçu par la société Research In Motion ( RIM), maintenant connue sous le nom de BlackBerry. Il n'offre pas une largesse à l'utilisateur en ce qui est de la personnalisation cependant il est reconnu comme ayant le meilleur service de messagerie parmi les fournisseurs. En plus, la non popularité de ce système en Afrique et son appartenance exclusif ces dernières années aux smartphones haut-de-gamme ne jouent

pas en sa faveur.

FIGURE 3.4 - Blackberry operating System

e) Symbian & Java OS

Ce sont des moteurs construits respectivement par Symbian Ltd et Oracle qui proposaient des services assez simples et limités avec une ergonomie relativement basse. Ils ont disparu des marchés en début 2015 avec l'arrivée des téléphones plus sophistiqués avec des technologies telles que le WIFI et le GPS.

18

FIGURE 3.5 - Symbian & Java OS

3.1.3 Statistiques sur la popularité des Systèmes d'exploitation mobiles

Il s'agit de faire une analyse sur la popularité et les ventes des appareils en fonction des systèmes d'exploitation afin de choisir la plateforme la plus utilisée pour s'assurer que le logiciel pourra être côté. La figure 3.6 suggère déjà un gros déséquilibre dans le marché du mobile de 2012 à 2014 selon la firme d'analyse Statista. Pour obtenir ces informations en temps réel, les entreprises spécialisées telles que Statista et Satcounter de GlobalStats, récoltent des informations provenant de plus de 2 millions de sites web. En décembre 2019, Android a maintenu sa position de premier système d'exploitation mobile dans le monde. En effet, le produit de Google contrôle le marché des systèmes d'exploitation mobiles avec une part de 74,13%. Il est talonné par iOS avec qui ils cumulent près de 99%.

Plus récemment au 1er janvier 2020 Android affichait 70, 68% devant iOS qui caracole à 28,79%.

19

FIGURE 3.6 - Ventes comparées 2012/2014 de Smartphones par OS selon Statista.com

FIGURE 3.7 - Parts du marché des systèmes d'exploitation mobile en Avril 2020

Enfin, une autre réalité observée en 5ans d'étude nous permet de choisir le système Android comme environnement de notre application. En effet, le système de Google est plus utilisé que celui de Microsoft (Windows) pourtant présent sur la majorité des ordinateurs du monde entier. Ce facteur déterminant montre l'utilité de développer une application Android par rapport aux autres systèmes d'exploitation.

20

FIGURE 3.8 - Parts du marché des systèmes d'exploitation Android et Windows de 2012 à 2017

3.2 Analyse et modélisation du système

3.2.1 Spécification des besoins

La spécification de besoins constitue la phase de départ de toute application à développer. L'on distingue les besoins fonctionnels qui représentent les fonctionnalités attendues de notre logiciels des besoins non fonctionnels qui sont les critères que doit respecter notre application pour répondre à la norme actuelle et satisfaire ses utilisateurs.

i. Les besoins fonctionnels

Après une observation minutieuse du système global, nous nous permettons de définir dans cette partie la description des exigences fonctionnelles des différents acteurs de l'application. Ces besoins se regroupent dans les diagrammes des cas d'utilisation évoqués plus bas. Ces spécificités sont entre autres:

L'authentification de l'utilisateur

La connexion au système via le Bluetooth

Gestion de l'éclairage

La consultation de la température

La commande du ventilateur

21

La possibilité de se déconnecter du système

La gestion des comptes( ajouter, supprimer, modifier) La liaison avec l'administrateur via les notifications.

ii. Les besoins non fonctionnels

Les besoins non fonctionnels représentent toutes les contraintes techniques, ergonomiques et esthétiques auxquelles est soumis le système pour sa réalisation et pour son bon fonctionnement. Dans le cadre de notre applications, nous notons:

-- La disponibilité : l'application doit être disponible pour être utilisé par plusieurs utilisateurs.

-- La fiabilité :l'application doit être fiable, c'est-à-dire qu'elle doit pouvoir remplir le rôle qui lui est attribué, elle doit réaliser les taches attendues d'elle.

-- La sécurité des informations sensibles : nous devons garantir la confidentialité des données de connexion lors du processus d'authentification, c'est pourquoi l'accès au panel d'administration doit être restreint.

-- Interface graphique conviviale : le logiciel doit fournir une interface à la fois chaleureuse et simple, pour tout type d'utilisateur qu'il soit un habitué des système applicatifs ou pas. En d'autre termes il doit être assez facile à utiliser. Une navigation non ambiguë : c'est La possibilité de retourner au menu principal de l'application à partir de n'importe quelle fenêtre de celle-ci.

-- L'évolutivité : possibilité d'améliorer l'application pour y ajouter des modules.

3.2.2 Méthodologie et approche

Quel que soit la taille du problème, il est nécessaire d'organiser les idées et de mettre en oeuvre un ensemble d'activités qui à partir de l'analyse faite devra nous permettre d'aboutir à la conception, l'écriture du code et la mise au point de l'application. Cette étape préalable à la rédaction du code est communément appelée la modélisation. On dira donc que la modélisation c'est la représentation virtuelle d'un objet matériel ou immatériel existant dans le monde réel afin de dégager les points focaux. Dans la représentation abstraite des logiciels informatiques, deux approches sont couramment utilisées :

La méthode MERISE qui est plus adaptée pour modéliser les systèmes d'information des entreprises et organisations car elle modélise des données et des traitements orientées Bases de données

22

relationnelles mais surtout parce qu'elle insiste sur l'aspect organisationnel de l'environnement où va tourner le logiciel . Et la modélisation UML qui manipule la notion d'objet connue en informatique aujourd'hui permettant le développement rapide des applications destinées à être reproduites en grande quantité. Dans le cadre de notre travail, nous optons pour la deuxième option puisque UML convient pour toutes les méthodes objet et se prête bien à la représentation de l'architecture du système ainsi qu'à tous les cycles de vie.[8]

3.2.2.1 Présentation de UML

Le langage unifié pour la modélisation objet UML se définit comme un langage graphique et textuel destine à comprendre et décrire des besoins, spécifier et documenter des systèmes, esquisser des architectures logicielles, concevoir des solution et communiquer des points de vue.[1]

UML est un langage visuel constitué d'un ensemble de schémas, appelés des diagrammes, qui donnent chacun une vision du projet à traiter. UML permet alors de représenter le logiciel à développer : son fonctionnement, sa mise en route, les actions susceptibles d'être effectuées par le logiciel. Les différents objets représentables sont:

-- l'activité d'un objet/logiciel -- Acteurs

-- Processus

-- Schéma de base de données -- composants logiciels

-- Réutilisation de composants

Ce langage en sa version 2.4 se décline en 14 diagrammes répartis en 2 catégories : les diagrammes statiques et les diagrammes dynamiques.

23

FIGURE 3.9 - Principe des 14 diagrames UML version 2.4

3.2.2.2 Les atouts de UML

Les outils de modélisation UML permettent pour la plupart de générer du code source à partir des diagramme établis. De plus,le langage objet UML dispose de plusieurs caractéristiques qui jouent en sa faveur:

-- Représentation graphique donc facile à comprendre

-- Orientée- objet

-- Formel et normalisé ce qui canalise et ordonne l'analyse

-- il est universel du fait qu'il soit pris en compte par plusieurs cycles de vie et qu'il utilise les concepts des langages connus.

-- il assez précis

3.2.3 Diagramme de classe

D'emblée, une classe ou entité est un objet matériel ou immatériel existant dans la réalité et caractérisé par des propriétés. le diagramme de classe ci-dessus présente les différentes classes de notre système : Utilisateur, Administrateur, , Maison, Porte, Pièce, Module, lampe, Compte, Système de commande, Ouverture.

24

FIGURE 3.10 - Diagramme de classe du système. Les contraintes de gestion sont les suivantes:

· Un utilisateur caractérisé par son login, son mot de passe, son e-mail et son numéro de téléphone utilise un système afin de gérer une maison.

· Une maison est contrôlée par un et un seul système de commande

·

25

la maison contient des pièces qui à leur tour comportent des modules sous forme de lampe, ouverture et alarme.

· les administrateurs supervisent les comptes des utilisateurs

· Une maison contient des pièces (chambre, cuisine, etc...) qui ont des à leur tour des modules.

· Un module peut être une lampe ou une porte.

Une fois le diagramme de classe élaboré, reste à savoir réellement comment utiliser le système et à définir les opérations.

3.2.4 Le diagramme de cas d'utilisation

C'est un diagramme utilisés pour donner une vision globale du comportement fonctionnel du système logiciel. Bien qu'il présente quelques interfaces de la future application, il n'est pas un inventaire exhaustif de toutes les fonctions du système; il ne présente que les services essentiels et principales du système en faisant fi des détails.

Les diagrammes de cas d'utilisation sont constitués d'un ensemble d'acteur agissant sur le comportement du système du point de vue utilisateur par le biais d'actions.

Un acteur est donc un utilisateur interne ou externe intervenant du système. C'est une entité qui porte un nom et est représentée par un bonhomme ou un stick man. Le cas d'utilisation quant à lui est une fonctionnalité, une séquence d'actions réalisable par le système et visible de l'extérieur. Il se matérialise avec une ellipse.

TABLE 3.1 - Répartition des rôles entre acteurs

26

Légende:

+ les bonhommes ou stick man bleus représentent les acteurs primaires ou principaux du système. Donc ceux qui doivent initialement utiliser l'application

+ le bonhomme bleu représente un acteur secondaire qui peut influencer le comportement du système de l'intérieur ou de l'extérieur

+ les ellipse tout jaunes représentent les cas d'utilisation.

+ Les ellipses bleus sont des cas d'utilisation dits spécifiques. Ce sont des sortes de choix pos-

sibles pour un cas d'utilisation. Ils ont des flèches pleines qui pointent vers le cas parent.

+ Les ellipses jaunes-dégradés, sont des cas dits optionnels d'où le stéréotype « extends ».

+ Les ellipses oranges sont des cas qui influent sur d'autres cas dits "dépendants" ces cas doivent impérativement s'exécuter avant qu'un autre cas dépendant ne puisse être exécuté d'où leur stéréotype « include » .

Une fois tous les acteurs et les rôles définis, il est possible d'établir le diagramme de cas d'utilisation général de notre dispositif.

FIGURE 3.11 - Diagramme de cas d'utilisation général du système.

· 27

Cas d'utilisation gérer les lampes/ leds

FIGURE 3.12 -- Diagramme de cas d'utilisation « gérer les lampes/leds »

TABLE 3.2 -- Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les leds

SOMMAIRE				Titre :
Gérer les leds		But :
Il permet à l'utilisateur de manipuler les ampoules via l'application mobile .		Résumé :
Allumer l'ampoule ou la LED Eteindre l'ampoule ou la LED.		Acteur :
Utilisateur, Administrateur		DESCRIPTION DES ENCHAINEMENTS
Préconditions
Post conditions			- L'utilisateur s'est authen- talé. -L'utilisateur est connecté au panel de commande
- la Lampe s'allume ou s'éteint et le voyant de l'interface affiche l'état de l'ampoule.			Scénario nominal
L'utilisateur ouvre l'application, une fenêtre apparait et lui demande de s'authentifier. Il entre son login et son mot de passe et accède â l'écran principal. Il demande à établir la connexion au système via le B luetooth. Sur l'écran de son mobile, il appuie sur le bouton on pour allumer et off pour éteindre.
Enchaînement alternatif
L'utilisateur insère un mauvais login ou mot de passe . Il n'est pas connecté au serveur central ( panel de commande).

·

S'authentED

Cas d'utilisation Consulter température

la~<dndude» température

inclutle»

~eoo~t

28

C [Ait e[cet

FIGURE 3.13 -- Diagramme de cas d'utilisation : « consulter température»

TABLE 3.3 -- Fiche de description du cas d'utilisation : consulter température

SO:VD.IAIRE.
Titre :	Consulter la temperature
But :	Permettre â l'utilisateur de connaitre la température ambiante de la maison .
Résumé :	Afficher la température ambiante de la maison sur l'interface.
Acteur :	Utilisateur: Administrateur
DESCRIPTION DES ENCHAII TEMENTS
Préconditions		Post conditions
-L'utilisateur s'est authentifié_ -L'utilisateur est connecté au panel de commande		- la température est affichée sur l'écran
Scénario nonunal
1. L'utilisateur ouvre l'application, une fenétre apparait et lui demande de s'authentifier 2. Il entre son login et son mot de passe et accède â l'écran principal 3. Il demande â établir la connexion au système via le Bluetooth 4. Clique sur le bouton, `température' et l`interface lui renvoie la valeur mesurée
Enchaînement alternatif
1_ L'utilisateur insère un mauvais lopin ou mot de passe . i_ Il m'est pas connecté au serveur central ( panel de commande)_ 3_ Le panel est inaccessible

· Cas d'utilisation gérer la ventilation

_connec,i9clude>

29

Utilisateur

FIGURE 3.14 -- Diagramme de cas d'utilisation : « gérer la ventilation»

TABLE 3.4 -- Fiche de description du cas d'utilisation : gérer la ventilation

SOMMAIRE				Titre :
Gérer la ventilation		But :
L'utilisateur pourra manipuler le ventilateur de la maison		Résumé :
Activer le ventilateur. Désactiver/ eteindre le ventilateur		Acteur :
Utilisateur, Administrateur		DESCRIPTION DES ENCHAINEMENTS
Préconditions
Post conditions			- L'utilisateur s'est authen- tifié. -L'utilisateur est connecté au panel de
- le ventilateur est allumé et la température de la pièce baisse - le ventilateur s'arrête.			Scénario nominal
L'utilisateur ouvre l'application, une fenêtre apparait et lui demande de s'authentifier Il entre son login et son mot de passe et accède â l'écran principal Il demande â établir la connexion au système via le B luetooth
Enchaînement alternatif
L'utilisateur insère un mauvais login ou mot de passe . Il n'est pas connecté au serveur central ( panel de commande). Le panel est inaccessible

·

30

Cas d'utilisation gérer les comptes

TABLE 3.5 -- Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les comptes

SO MMAIRE Titre t gérer les cwanptes
But		Permettre â son irk stigatcur de pouvoir contnileret administrer les utilisateur; du
					systc.mc
Resume		Modifier un compte Ajouta un compte ou le modifier

Acteur : I Administrateur

DESCRIPTION DES ENCTIALNEMENTS

Preconditions Post conditions

-L'utilisateur s'est authentifie et possède un compte dc type administrateur_ -L'utilisatcurt connecte au panel de commande	- il est connecté en tant qu'administrateur
		- compte cr e., supprime cru modifié

F Sce.ntarit: nominal m

1_ L'utilisateur ouvre l'application, une fenctrcapparaitet lui demande de s'authentifier

2. [I entre son login et son mot dc passe et accède A l'ôcran principal en tant qu'administrateur

3. El demande Iactablir la connexion au systc.rnc via le Bluctocith

4_ [l Clique sur compte, une kis la liste affiches, d peut choisir une. option entre ajouter, supprimer, modifier

5. El effectue scan operation et clique sur enregistrer

n	Enchaînement alternatif

1. L'utilisateur insère un mauvais login ou mot dc passe .

2. [l n' vit pas connecté au serveur central ( panel dc commande). 3_ Le panel est inaccessible

4. [l est connecte et ne possède pas un compte Administrateur

· Notifier utilisateur

	Système de commande

31

FIGURE 3.15 -- Diagramme de cas d'utilisation : « Notifier utilisateur»

TABLE 3.6 -- Fiche de description du cas d'utilisation : notifier utilisateur

SOMMAIRE				Titre :
Notifier utilisateur		But :
Le système pourra informer l'utilisateur sur l'état de la maison a travers		Résumé :
Envoie un Sms à l'utilisateur Déclenche un appel sur le mobile de l'utilisateur et éventuellement des urgrnces.		Acteur :
Administrateur		DESCRIPTION DES ENCHAINEMENT S
Préconditions
Post conditions			- L'utilisateur possède un numéro de téléphone enregistré
- son numéro n'est pas enregistré			Scénario nominal
Le système remarque un disfonctionnement ou une situation problématique pour l'utilisateur Un message d'alerte est envoyé â l'utilisateur
Enchaînement alternatif
Le munéro de téléphone de l'utilisateur est introuvable

32

3.3 Conception

La conception met en oeuvre itérativement un micro-processus de construction et c'est en cette phase que l'on génère le plus de volume d'informations. Nous allons pour cela élaborer des modèles de conception qui vont donner une` image « prête à coder » de notre solution.

3.3.1 Diagrammes de séquences

Le diagramme de séquence permet de représenter les interactions entre les objets, acteurs et instances d'objet en précisant la chronologie des échanges de messages. Les diagrammes de séquence d'analyse sont très simples et linéaires, ils décrivent les interactions entre les utilisateurs et le système du point de vue extérieur donc de l'utilisateur. Pa contre, en conception, ce diagramme représente la réalisation d'un cas d'utilisation qui est donc la description des interactions internes au système qui se produisent lorsqu'un acteur déclenche le système. Il est constitué d'objets( classes, entités et acteurs) qui communiquent en échangeant des messages représentés par des flèches orientées de l'émetteur vers le récepteur d'objet en précisant la chronologie des échanges de messages. En conception, Il représente la réalisation d'un cas d'utilisation.

? S'authentifier

L'authentification est sans doute la première des séquence de notre application car pour toute opération que l'utilisateur voudra faire, il devra d'abord passer par cette étape. Comme le montre la figure ci-dessus, l'utilisateur est donc mis en relation avec l'interface système qui communique avec la base de données. Afin de satisfaire une demande d'authentification d'un utilisateur, plusieurs échanges d'informations et plusieurs vérifications sont nécessaires.

33

FIGURE 3.16 - Diagramme de séquence: « s'authentifier»

? Se connecter

A l'instar de l'authentification, la plupart des utilisations du système passent par la connexion au système central. Pour cela l'utilisateur envoie des instructions de connexion à l'interface d'application qui se charge de la liaison avec l'interface system. Les deux interfaces vérifient la possibilité de l'action demandée et renvoie le résultat à l'utilisateur.

34

FIGURE 3.17 - Diagramme de séquence: « se connecter» ? Allumer les lampes

La figure ci-dessous met en évidence la procédure interne de gestion des lampes. Il a été explicité ici l'allumage de l'ampoule ou led car la procédure est la même pour l'extinction. Comme démontré plus haut, ce processus nécessite que l'utilisateur soit connecté et authentifié. Pour l'allumage, l'utilisateur communiquera ses ordres à l'interface d'application qui à son tour transmettra l'ordre à l'interface système qui commande la lampe.

35

FIGURE 3.18 - Diagramme de séquence: « allumer les lampes»

? gérer les comptes (ajouter un compte)

Pour ce qui est de l'ajout d'un compte, la séquence fait intervenir les objets compte et profil.

36

FIGURE 3.19 - Diagramme de séquence: « ajouter compte»

? Supprimer compte

la figure 3.20 montre le fonctionnement interne de l'opération supprimer un compte.

/,\\ utilispteur

: interface APP

Compte Profil

sequence s'authentifier°

opt [utilsateur.type=administrateur]

supprimer compte chercher ompted

demander onfirmation(j

renvoyer ompted

confirmer

supprima

effectue

compted

messageconfirmer

Supprima prof led

37

FIGURE 3.20 -- Diagramme de séquence : «Supprimer compte» .4 Consulter température

ref

retourner info()

afficher température()

/,\

: UtiliSateur

ref

interface APP

:ar;aca tem

ca eur

séquence s'authentifier()

séquence se connecter()

consulter température()

transmission d'ordre()

requite

envoyer info()

FIGURE 3.21 -- Diagramme de séquence : « Consulter température»

38

? Notifier utilisateur

FIGURE 3.22 - Diagramme de séquence: « Notifier utilisateur»

3.3.2 Diagrammes d'activités

Ce type de diagramme permet de faire la description du flot de contrôle entre les opérations. Il décrivent aussi les enchaînements d'opérations en indiquant qui fait quoi du point de vue des acteurs. les rectangles arrondis de couleur verte représentent les actions systèmes tandis que ceux de coloration bleue indique les pratiques de l'utilisateur.

? S'authentifier

39

FIGURE 3.23 - Diagramme d'activité: « S'authentifier»

L'utilisateur effectue la première action qui consiste à ouvrir l'application, ensuite le système lui envoie un écran qui est en fait un formulaire dans lequel il devra fournir des informations. Ensuite un autre échange d'informations aura lieu entre l'utilisateur et le système qui aura pour activités de les analyser et d'afficher en fonction de cette analyse un autre écran.

? Se connecter

FIGURE 3.24 - Diagramme d'activité: « Se connecter»

40

? Gérer les lampes

FIGURE 3.25 - Diagramme d'activité: « Allumer la lampe»

41

? Gérer les comptes( ajouter les comptes)

42

FIGURE 3.26 - Diagramme d'activité: « Ajouter les comptes»

L'ajout d'un compte n'est possible que si les les identifiants insérés n'existent pas déjà au sein de la base de données.

? Gérer les comptes( supprimer les comptes)

43

FIGURE 3.27 - Diagramme d'activité: « Supprimer les comptes»

Conclusion

Cette phase de conception avait pour intérêt de présenter les différentes étapes de l'élaboration de l'application à travers les diagrammes de séquence et ceux d'activité afin que la phase de réalisation et la mise en place de l'application mobile soit plus souple

Chapitre 4

Construction du prototype

Introduction

Dans le domaine de l'industrie et plus généralement de la recherche et développement (R&D), un prototype est selon la définition de l'OCDE « un modèle original qui possède toutes les qualités techniques et toutes les caractéristiques de fonctionnement d'un nouveau produit». Un prototype suit une première phase d'études (Concept, illustré par un texte des plans et dessins en général, ou aujourd'hui par un modèle 3D informatique, une maquette numérique[7].

4.1 Cahier de charges 4.1.1 Schéma architectural

FIGURE 4.1 - plan architectural du domicile

44

45

4.1.2 Fonctionnalités mises en avant

Le schéma structural illustré plus haut présente une maison constituée de 09 pièces. Les fonctionnalités du système seront mises en avant en fonction de la pièce dans laquelle l'on se trouve pour une habitation convivial et optimal sur le plan énergétique et technologique.

· La véranda

Bien qu'étant rattachée à la maison, la véranda représente le domaine extérieur de la baraque. Et de ce fait la fonction du système dans cette partie du prototype sera d'assurer l'éclairage automatique de la cour. En effet, le lampadaire situé à l'extérieur devra fonctionner de façon autonome: s'allumer à la tombée de la nuit et s'éteindre au lever du jour.

· La salle de séjour

C'est la pièce principale de la maison où est logée une multitude d'appareils électroniques. Le mi-crocontrôleur gérera la climatisation, de sorte à réguler la température sans assistance humaine. Il devra donc déclencher le ventilateur si la température ambiante monte et l'arrêter une fois celle-ci décroissante. De plus, l'éclairage par commande vocale sera implémentée dans cette pièce également. Et pour finir, la porte centrale et l'une des fenêtres seront truffées d'un système anti-intrusion qui déclenche une alarme et une notification au propriétaire des lieux en cas d'attaque.

· Le couloir

Une seule fonctionnalité sera testée dans cette pièce qui mène vers les salles d'hôtes. Il s'agit de l'ouverture et fermeture des portes par détection de présence. En d'autres mots, la porte magnétique du couloir s'ouvrira dès qu'une personne s'en approchera et se refermera tout de suite après que l'intéressée s'en éloignera.

· La cuisine

La cuisine est le siège de plusieurs outils électriques mais aussi ménagers, ce qui d'elle fait un endroit propice pour mettre en évidence le module d'alarme anti-incendie. En principe, cette alarme doit se déclencher et envoyer une notification au propriétaire de la maison sur son smartphone ou lancer un appel en cas de présence trop abondante de fumée ou de gaz dans l'air. Pour finir, l'éclairage se fera par détection de présence ou mouvement. Le principe de ce type d'éclairage est le même que celui de l'ouverture de porte avec la même technologie.

· Les chambres

46

Elles seront le fief où sera mis en oeuvre essentiellement l'éclairage avec commande mobile. En effet, outre que l'interrupteur électrique, l'utilisateur pourra gérer allumer ou éteindre ses leds via son application mobile.

4.2 Synoptique du système

Un synoptique désigne une présentation, en général graphique, qui permet de saisir d'un simple coup d'oeil un ensemble d'informations liées ou un système complexe.

4.2.1 Schéma synoptique

FIGURE 4.2 - Synoptique du système domotique

4.2.2 Explication du fonctionnement

Le système est constitué de 06 grands blocs tel que décliné plus haut. Il s'agit en l'occurrence du bloc d'acquisition des data, du bloc de commande et du bloc d'exécution

-- L'alimentation

Le bloc d'alimentation sera l'élément déclencheur du système. Il est composé d'une arrivée de courant continu de 220V pour alimenter les lampes et d'une alimentation de 12 V pour fournir le microcontrôleur Arduino.

47

-- Le Système de détection

Ce bloc est essentiellement composé des différents capteurs placés en entrée. Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, telle qu'une tension électrique, ou une température. Ces capteurs mesurent et enregistrent alors des entités ou grandeurs qu'ils transforment en informations et les transmettent à l'unité centrale de traitement. L'on dénombre plusieurs types de capteurs communiquant avec le bloc de traitement de notre système, il s'agit notamment du : capteur de température, détecteur de présence, capteur de gaz chimique et fumée, de l'effecteur de luminosité.

-- le bloc de traitement(Carte Arduino) Le module de commande est représenté par un micro-contrôleur qui reçoit les informations provenant des capteurs et des instructions de l'application mobile. En réalité, un microcontrôleur est un système qui ressemble à un ordinateur, c'est-à-dire que c'est un circuit intégré ayant une mémoire, un processeur et des interfaces avec le monde extérieur. Son travail consiste à mémoriser et traiter les données fournies à la source et exécuter une succession d'opérations simples telles que l'envisage le programme stocké en mémoire.

-- Le Bloc de connexion

Il s'agit de l'application Android développée permettant d'établir la connexion entre le système de commande et les modules opérationnels. Il joue donc le rôle de passerelle pour établir une liaison sans fil (par Bluetooth en l'occurrence) entre la carte et les différents équipements électroménagers.

-- Le système d'ouverture

C'est dans ce bloc que l'on retrouve l'ensemble des ouvertures commandées ou sous la tutelle du microcontrôleur. En effet, C'est l'une des parties opérationnelles constituée des différentes portes et fenêtres dont les ouvertures et les fermetures se feront de façon automatique.

-- Le système d'alarmes

C'est la partie du dispositif constituée des alarmes installées dans différents coins du domicile qui auront pour rôle d'émettre des sons en cas d'un cas de violation d'une pièce ou de détection un gaz inflammable.

-- Les lampes

Le bloc des lampes est celui qui implémente tout l'éclairage de l'habitation. Il est par conséquent constitué de l'ensemble des lampes du système.

48

4.3 Choix et description des composants

Selon des besoins fonctionnels et la nécessité de respecter certains principes, il est opportun de choisir minutieusement ses composantes pour un prototypage optimal.

4.3.1 Choix des composantes

LA CARTE ARDUINO MEGA 2560

Arduino est une marque qui couvre des cartes électroniques matériellement libres sur lesquelles se trouve un microcontrôleur. Un microcontrôleur est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires (mémoire morte et mémoire vive), unités périphériques et interfaces d'entrées-sorties. Et donc, il peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses. De plus, le logiciel Arduino IDE est open source et écrit en java, ce qui en fait un logiciel multi-plateforme puisqu'il peut tourner sous Linux, Windows et Mac OS. Arduino met à la disposition des utilisateurs différents types de cartes dont les spécificités varient[2].

TABLE 4.1 - Tableau comparatif des différentes cartes arduino

La carte Méga contient un microcontrôleur ATMéga 2650 qui est le modèle le plus perfectionné et puissant de la célèbre carte électronique. Elle a une fréquence d'horloge et une mémoire assez grandes, et dispose d'un très grande nombre de broches d'entrées/sorties. La carte Méga 2560 est idéale pour des applications exigeant des caractéristiques plus complètes que la UNO ou la Nano et coûte moins cher que les cartes Leonardo et Explora[10].

49

FIGURE 4.3 - Parties d'une carte Arduino Méga Caractéristiques:

· Alimentation via port USB ou 7 à 12 volts sur le connecteur d'alimentation.

· Microprocesseur ATMéga 2560

· Mémoire flash 256 KB, Mémoire SRAM : 8KB

· 54 broches d'entrées-sorties dont 14 PWM

· 16 entrées analogiques 10 bits

· 3 ports série

50

Le Module GSM 800L

Le module GSM , ou modem GSM, ou Contrôleur GSM est un boîtier électronique muni d'une carte SIM, qui se connecte au réseau. C'est un module puissant qui démarre automatiquement et recherche machinalement le réseau. Cet équipement simule comportement d'un téléphone mobile pour envoyer des messages (SMS) et émettre des appels vocaux. Il dispose d'une carte SIM de téléphone, et fonctionne partout dans le monde où il existe un réseau cellulaire GSM. Son faible coût, et son faible encombrement font de ce module la solution parfaite pour tout projet nécessitant une connectivité à longue portée.

FIGURE 4.4 - Module GSM SIM 800l

Caractéristiques:

· Alimentation 3,4V et 4,4V volts sur le connecteur d'alimentation.

· Taille du module : 2.2 cm X 1.8 cm

· Connectivité multi-slot GPRS classe 12 : max. 85,6 kbps

· Prend en charge le réseau quadri-bande GSM / GPRS et la technologie GPS pour la navigation par satellite

· Circuit de charge intégré pour les batteries Li-Ion

Le MODULE LDR( Light Dependent Resistor)

la LDR est un composant dont la valeur en ohms dépend de la lumière à laquelle il est exposé. Il existe une multitude de capteurs de luminosité dans le monde, ceux-ci varient en sensibilité et en coût selon la référence. ce capteur est une photorésistance qui dispose d'une cellule photo-électrique

51

sensible à la quantité de lumière reçue. Une variation de lueur(ou d'ombre) provoque une alternance de signal. Ainsi, le signal envoyé est proportionnel à l'intensité de lumineuse captée. Il est très utilisé pour le déclenchement automatique d'éclairage car en plus d'être facile à mettre en oeuvre, LDR a un capteur très sensible et est disponible à faible coût.

FIGURE 4.5 - Le module LDR

Caractéristiques:

· Alimentation : 5 volts

· Diamètre de 5 milimètre

· Résistance foncée 0.2-20 MOhm

· Dissipation de puissance 100 mW

· Crète de réponse spectral 550 NM

Le capteur ultrason HC-SR04

Généralement, pour mesurer des distances, on utilise des capteurs de distance à l'instar des infrarouges, des capteurs laser et des capteurs physiques. Cependant, les premiers sont très sensibles à la température ambiante. Quant aux lasers ils sont extrêmement chers. Et pour ce qui est des capteurs physiques ils opèrent sur une petite distance, c'est pourquoi en dehors du PIR HC-SR501, l'on conseille le capteur ultrason pour implémenter la détection de présence. En effet, le HC-SR04 émettent des ultrasons qui se propagent dans l'air jusqu'à toucher un obstacle et retourne dans l'autre sens vers le capteur qui détecte l'écho et termine la prise de mesure. Le fait qu'il soit peu coûteux et que la lumière ambiante et l'opacité de la surface n'influencent pas sa précision en font un outil idéal pour la domotique.

Caractéristiques:

· Alimentation: 3,3 ou 5V

· Consommation 15 mA

· Fréquence 40 KHZ

52

FIGURE 4.6 - Capteur ultrason HC-SR04

· Portée : de 2 cm à 4 m

· Dimension: 45x20x18mm

Le capteur de mouvement PIR HC-SR501

Encore appelé détecteur de mouvements, il réagit aux rayonnements thermiques traduits par la chaleur dégagée d'un corps humain. En effet, il est d'une sensibilité élevée, d'une grande fiabilité et possède un mode de fonctionnement ultra-basse tension. De plus, il possède des capteurs infrarouges qui vont entrer en action lors des fluctuations de température lorsqu'un individu va se déplacer par exemple dans un rayon de 6 à 7 mètres environ/ 23 pieds.

FIGURE 4.7 - principe de la PIR HC-SRO5»

53

FIGURE 4.8 - PIR HC-501

Caractéristiques:

· Alimentation : 5-20V

· Consommation électrique :65 mA

· Sortie Transistor-Transistor logic: 3,3V, 0V

· Portée : jusqu'à 9 mètres

· Temps de retard réglable 0,3-10 minutes

· Dimension: 34*24 mm

Les Capteurs analogiques de gaz MQ2

Ils disposent d'une sortie analogique et d'un réglage de la sensibilité par potentiomètre. Ils sont hyper sensibles et ont un temps de réponse rapide. Les MQ2 détectent des rayonnements par ionisation des particules présentes dans le milieu où ils se trouvent. leur particularité réside dans le fait qu'ils peuvent détecter différents types de gaz à l'instar du butane, l'i-butane, le propane, le méthane l'alcool, ainsi que les fumées en fonction du calibrage. Caractéristiques:

FIGURE 4.9 - capteur analogique de gaz MQ2

·

54

Alimentation : 5 volts

· Type d'interface : analogique

· Large panel de détection

· Dimension 40*20mm

Les Capteurs de température DHT11 ( Digital Humidity Température)

Le DHT 11 est un capteur très apprécié car il permet de capter en même temps l'humidité et la température, il garantit une grande fiabilité et une excellente stabilité à long terme. De plus, hormis sa petite taille physique et son poids léger, son interface série monofilaire permet une intégration rapide et simple de ce capteur dans le système numérique.

FIGURE 4.10 - capteur de température t d'humidité DHT11

Caractéristiques:

· Alimentation : 5 volts

· Étendue de mesure de température: 0^°C à 50^°C

· champ de mesure d'humidité: 20-90RH

· Consommation maximale : 2,5 mA

· Dimension 40*20mm

Le haut-parleur piezzo ou buzzer

Généralement utilisé dans les système d'alarme, ce composant électromagnétique transforme l'énergie électrique en vibration électrique, donc en son. En d'autres termes, fournir une certaine tension au buzzer permet de lui faire retentir une alarme. L'avantage principal du piezzo buzzer est qu'il peut fonctionner aussi bien avec une tension alternative que continue.

Caractéristiques:

· Tension nominale: 5 Volts

55

FIGURE 4.11 - le piezzo buzzer

· Courant nominal(MAX) : 30mA

· Sortie sonore minimale à 10 cm : 80 dB

· Fréquence de résonance: 2300 ( environ)

AFFICHEUR LCD alphanumérique, 16x2, STN, sans led

L'afficheur LCD( Liquid Crystal Display) en français «Écran à cristaux liquides» c'est un écran que l'on trouve sur des appareils électroniques. Comme son nom l'indique, la LCD contient des cristaux liquides qui lorsque un courant traverse l'écran, permet de les faire rayonner. Ils sont peu complexes car ils permettent tout juste d'afficher les caractères numériques et alphanumériques. Leur atout principal réside dans le fait qu'ils sont disponibles à des prix abordables.

FIGURE 4.12 - Afficheur LCD avec interface L2C

Caractéristiques:

· Afficheur LCD 2x16 caractères rétroéclairés se raccordant via le bus l2C

· Alimentation : 5V

· Caractères blancs sur fond bleu

· Contraste : ajustable via potentiomètre

· Dimensions : 82x35x18 mm

56

Module Bluetooth HC 06

Le module Bluetooth permet d'établir une liaison Bluetooth entre une carte Arduino et un autre équipement possédant une connexion Bluetooth( tablette, smartphone, une autre carte Arduino, etc...). Le module HC-06 est un module dit « esclave » contrairement au module HC-05 qui est « maître ». Le deuxième peut demander à un autre élément de s'appairer avec lui pourtant ne peut que recevoir des demandes d'appairages.

FIGURE 4.13 - Module Bluetooth HC 06

Caractéristiques:

· Fréquence : bande 2.4 GHz ISM

· Puissance d'émission: <=4Bm, Class 2

· Tension: 3.3 (2.7V à 4.2V)

· Profile: Bluetooth serial port

· Protocole : Bluetooth v2.0

Ventilateur DC Sans brosse 12 volts

C'est un petit ventilateur de 12 volts pouvant être commandé à distance par l'Arduino. Il suffit simplement qu'on lui envoie une tension nominale de fonctionnement de 12 volts.

Caractéristiques:

· Taille : 60x60x15mm

· Connecteur :XH2.5-2P

· Courant nominal : 0,12plus ou moins 10% Amp

· Tension nominale: DC : 12V

· Vitesse: 5400 plus ou moins 10% tour/ minute

57

FIGURE 4.14 - Ventilateur DC 12 volts

Le Module Relais électronique 12 Volts

C'est un interrupteur qui se commande avec une tension continue ou alternative de faible puissance. Son avantage principal est qu'il est actionnable à distance. En effet, un relais électronique actionne l'interrupteur interne quand on lui envoie du courant électrique grâce à l'utilisation d'un électroaimant commandé.

FIGURE 4.15 - module relais

Caractéristiques:

· Déclenchement: 5mA

· Charge maximale: AC 250 V/ 10A, DC 30V/10A

· Tension du module: 12 volts

Adaptateur DC 12 volts

C'est un adaptateur qui remplace l'alimentation par le port USB de l' ordinateur. il permet ainsi de d'entretenir le microcontrôleur avec une tension de 12 volts

Caractéristiques:

· Tension d'entrée: 100 à 200 V

58

FIGURE 4.16 - Adaptateur 12 volts

· Tension de sortie: 12 VDC

· Courant de sortie : 0 à 1 A

4.3.2 Schéma de fonctionnement

FIGURE 4.17 - schéma de principe de fonctionnement du système.»

59

4.4 Liste du matériel

Cette liste contient l'essentiel des ressources utilisées pour la conception et la réalisation de notre solution domotique.

TABLE 4.2 - Liste du matériel utilisé

60

Conclusion

Ce chapitre a fait l'objet d'une étude minutieuse du fonctionnement du système domotique à concevoir. Il était ainsi question de définir les composants idéales pour satisfaire notre principe de fonctionnement. Pour ce faire il était opportun de justifier le choix de chaque élément choisi parmi les autres de la même catégorie dans le cadre de la construction de notre maquette ou maison intelligente miniature.

Chapitre 5

Réalisation du système domotique

Introduction

Cette section constitue le dernier volet de notre travail.Nous prospectons construire la maison dans laquelle nous allons fixer toutes les composantes avant de développer les commandes permettant à l'utilisateur d'optimiser sa consommation d'énergie, de sécuriser son domicile et de contrôler son système domotique à distance d'une manière fiable et automatique. Ces différentes commandes seront implémentées au sein de l'application Android qui communiquera avec le microcontrôleur Arduino via une liaison GSM et Bluetooth.

5.1 Choix technique

5.1.1 Power AMC

POWER AMC est l'un des outils majeurs de modélisation des données et des processus. Il a été créé par la société Sybase, mais il est désormais la propriété de SAP. est l'un des premiers outils qui permet d'élaborer des modèles de données que cela soit MERISE, UML ou autre, de manière graphique et de les implémenter quel que soit le Système de gestion de base de données et ce de manière automatique. De même, l'outil permet de modéliser les processus métiers.

FIGURE 5.1 - Sybase Power AMC

61

62

5.1.2 Fritzing

c'est un logiciel de conception de circuit imprimé développé par Interraction Design Lab Potsdam par qui permet de concevoir de façon entièrement graphique le circuit et d'en imprimer le typon. Il est très compatible au projet initié avec l'Arduino. Fritzing, est simple d'usage cependant il est très complet puisqu'il offre une large bibliothèque de composants[3].

FIGURE 5.2 - le logiciel Fritzing

5.1.3 Arduino IDE

Le logiciel Arduino IDE open source est un espace de développement intégré qui facilite l'écriture du code, permet de le compiler et de le téléverser dans la carte du même nom. Grâce à Arduino IDE, il est possible de communiquer et transférer des données facilement au circuit imprimé. Cet éditeur propose outre les traditionnels barre d'outils et de menus plusieurs autres éléments pour l'utilisateurs. Il s'agit de : une fenêtre d'édition pour rédiger le code des programmes, une zone de message qui indique les actions en cours et aussi, une console de texte qui affiche les résultats concernant la compilation des programmes. En fin, l'afficheur série de cet environnement permet de tester des capteurs associés à la carte Arduino. En d'autres termes, une fois connecté via un câble, il est possible de vérifier l'état d'un dispositif à l'aide des chiffres et symboles qui apparaissent sur ledit afficheur.

FIGURE 5.3 - Arduino IDE

Le langage Arduino est inspiré de plusieurs langages. On retrouve notamment des similarités avec le C, le C++, le Java. Le langage impose une structure particulière typique de l'informatique. embarquée.

·

La fonction « setup » contient toutes les opérations nécessaires à la configuration de la carte (directions des entrées sorties, débits de communications série, etc.).

· La fonction « loop » est exécutée en boucle après l'exécution de la fonction setup. Elle continue de boucler tant que la carte n'est pas mise hors tension, redémarrée (par le bouton reset). Cette boucle est absolument nécessaire sur les microcontrôleurs étant donné qu'ils n'ont pas de système d'exploitation.

63

FIGURE 5.4 - Interface Arduino IDE

64

Hormis le fait qu'il soit gratuit et reconnu comme étant le logiciel officiel pour la marque Arduino, un autre atout de cet IDE est qu'il est multi-plateforme, c'est à dire qu'il fonctionne sur Windows, Linux et Mac Os X

5.1.4 App Inventor

c'est un environnement de développement intégré mis sur pied par Google pour la création d'ap-plication Android. Cet un outil basé sur le cloud, ce qui donne la possibilité de créer des applications directement dans le navigateur web.

FIGURE 5.5 - APP INVENTOR by Massachussetts Institute of Technology

Le développement de logiciel sous App Inventor se fait en deux grandes parties. La première consiste à concevoir l'interface utilisateur en organisant les composants à l'écran et hors écran sur l'espace Design. La seconde c'est la programmation du comportement de l'application des blocs d'instructions.

%ewe Components

Maui Dias Dashboard

Adresse !Placate

192.168.1.103

Rlsultat

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S Webl

Rename Delete

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upload nie

Non-visible components

i3 it i^,
· Clockl Notified ActndyStarteerl Wet^--

FIGURE 5.6 -- interface de design

when (2=111 .BackPressed

ShowChooseDialog message L.. title t . buttonlText

button2Text ï cancelable C

Do you really want to quit this app?

Important

CloseApp

65

FIGURE 5.7 -- interface de création des bloc

5.1.5 Adobe Photoshop CS6

Dans l'optique d'avoir des images de qualité et ayant le format souhaité pour habiller l'applica-tion mobile, ce logiciel est d'un apport considérable. Propriété de l'entreprise Adobe et notamment membre de la suite créative, Photoshop est le plus célèbre des logiciels de retouche, de traitement et de dessin assisté par ordinateur. Sa version CS6

FIGURE 5.8 - Adobe Photoshop CS6

5.1.6 TinyBD

C'est moteur de base de données(semblable au Système de gestion de base de données) rattaché à App Inventor. Il fournit une interface simple de type SQL pour spécifier les données souhaitées. Elle peut ètre utilisée comme base de données locale existant dans un fichier à l'intérieur de l'application ou comme ressource partagée sur un serveur en ligne. Il a pour avantage d'être déjà inclus dans les package de App Inventor et de donner un accès rapide aux données.

66

FIGURE 5.9 - Adobe Photoshop CS6

5.2 Programmation

la programmation est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture d'un programme informatique. Elle consiste donc à quitter d'un éventuel algorithme écrit en langage humain pour un code source compréhensible par l'ordinateur. Dans ce cas de figure, la codification en Arduino demande

67

tout d'abord de mettre l'accent sur les organigrammes des fonctionnalités de l'installation et d'iden-tifier les bibliothèques avant de se pencher dans le codage pur

5.2.1 Éclairage par détection de présence

FIGURE 5.10 - organigramme de l'éclairage par détection de présence

Le programme destiné à l'éclairage par détection de présence n'exige pas de bibliothèques spécifiques. il suffira de déclarer les broches de l'Arduino sur lesquelles sont connectées celles de la PIR et le relais qui conduit à la lampe.

5.2.2 Éclairage par commande téléphonique

68

FIGURE 5.11 - organigramme de l'éclairage par téléphone

5.2.3 Éclairage crépusculaire

69

FIGURE 5.12 - organigramme de l'éclairage crépusculaire

5.2.4 Ouverture/fermeture par détection de présence

70

FIGURE 5.13 - organigramme de l'ouverture/fermeture via la détection de présence

5.2.5 Régulation de la température

71

FIGURE 5.14 - organigramme de la régulation de la température

72

5.2.6 Détection de gaz/ fumée

FIGURE 5.15 - organigramme de Détection de gaz/ fumée

5.3 Réalisation

5.3.1 Prototype monté

D'emblée, nous avons pris pour option de fabriquer un modèle réduit d'un local de résidence qui abritera notre système. Nous avons choisi comme le stipulait le cahier de charge, une maison de 5 pièces faites en plexiglas. A ces pièces s'ajoutent une véranda et un couloir exploitables pour mettre en oeuvre certaines, fonctionnalités de notre système domotique. cette maquette permettra alors d'exhiber les capacités telles que : l'éclairage automatique, à distance; l'ouverture des portes avec détection de mouvement; la consultation de la température, la sécurisation grâce à un système d'alarme.

FIGURE 5.16 - Maquette de la maison intelligente alimentée.

FIGURE 5.17 - Maquette de la maison intelligente

73

5.3.2 Tests

Dans cette partie, nous présentons quelques interfaces de l'application, sous forme d'un guide utilisateur.

Page d'authentification

Pour accéder à notre application baptisée Smart Home V2, l'utilisateur doit s'authentifier. Comme toute application, la sécurité d'accès est nécessaire.

FIGURE 5.18 - Interface d'authentification de l'application mobile smart home Page de menus

74

Une fois l'étape de l'authentification passée, l'utilisateur peut accéder à la page des menus qui présente les différentes fonctionnalités de notre logiciel.

FIGURE 5.19 - page "Menu" logiciel Smart Home V2

Avant toute chose, il faudra cliquer sur "ON" pour connecter l'appareil au système de commande de la maison. HC-06).

FIGURE 5.20 - Interface des appareils Bluetooth disponibles

75

La page Éclairage

l'utilisateur après avoir choisi le menu gérer les leds se retrouvent devant cette interface où il peut allumer et éteindre les lampes des deux pièces programmées à cet effet.

FIGURE 5.21 - La page "Éclairage" du logiciel Smart Home V2

Interface pour consulter la température

Cette page permet à l'utilisateur,de consulter la température ambiante de son domicile.

76

FIGURE 5.22 - La page Température" de l'application Smart Home V2

Gestion du ventilateur

Dans cette interface, l'utilisateur pour actionner et désactiver la ventilation.

FIGURE 5.23 - La page "Ventilation" du logiciel Smart Home V2

Page d'administration c'est dans cette section que l'utilisateur autorisé peut superviser les comptes des autres utilisateurs

Si le super utilisateur (l'administrateur clique sur le bouton "ajouter", un menu déroule et lui demande de renseigner les informations nécessaires à la création du compte.

77

FIGURE 5.24 - Interface d'administration de Smart Home V2

FIGURE 5.25 - Option d'ajout d'un compte

78

Conclusion

Ce chapitre portait essentiellement sur la mise en oeuvre de notre système. la première étape consistait à faire une construire en miniature de la maison hôte des différents capteurs. Dans la seconde, nous avons implémenté le logiciel Android qui sert de support de communication et de module de commande à l'Arduino.

79

Conclusion générale et perspectives

En somme, notre travail portait sur la mise en place d'un système de contrôle et de gestion d'un maison intelligente via une application Android. Une première étude nous a permis d'appréhender de près la notion de domotique et des technologies utilisées dans ce domaine. Elle nous a introduit à l'utilisation des applications mobiles à travers la plateforme Android pour commander des miniordinateurs, Arduino en l'occurrence Android.

La réalisation de notre solution au soucis d'insécurité et d'amélioration de confort dans l'habitat nous a mené vers une étape d'analyse et de conception avec l'outil UML grâce auquel nous avons pu ressortir les besoins ainsi que les différents diagrammes modélisant les données et le comportement de notre système.

Nous avons par la suite effectué un prototypage en définissant le matériel idéal à notre installation avant de finir par la mise en route du modèle réduit réalisé.

S'il est établie que ce travail démontre qu'il est possible de faire de la domotique et sécuriser son domicile à faible coût. Cependant il faut néanmoins noter quelques limites : Une coupure d'électricité entraîne l'arrêt du système et une batterie n'entretient le dispositif que quelques minutes hors secteur. De plus, l'utilisation de notre système requiert un niveau minimum de maîtrise des technologies de l'information et de la communication. Aussi, on peut noter l'ambivalence des composant électronique qui peuvent cesser de fonctionner en cas de légères perturbations.

Pour ce qui est des perspectives, nous essaierons si l'occasion nous est donnée d'améliorer notre dispositif en : ajoutant un tutoriel pour chaque nouvel utilisateur et un module wifi pour étendre la distance de communication entre le système et l'utilisateur, insérer une module de reconnaissance vocale pour venir en soutien aux personnes en situation de handicap. Et pour finir un une alimentation avec énergie solaire afin de rendre le domicile autonome.

Nous espérons enfin que le travail que nous avons effectué a été à la hauteur de la confiance qui nous a été donnée.

Annexes

Annexe 1 : Brochage de la carte arduino Méga

80

FIGURE 5.26 - le brochage de la carte arduino

81

Annexe 2 : Code source Arduino des fonctions

//Vous pouvez changer la distance de detection dessous. if (Distance<=10){

fftane(6,400,100);

digitalWrite(BZ,HIGH); delay(5000);

}

else {

noTone (6) ;

digitalWrite(BZ,LOW); delay(200);}}

void gaz()

{

sensorValue = analagRead(MQ2pin); // read analog input pin 0

Serial.print("Sensor Value: "); Serial.print(sensarValue);

if(sensoiValue > 522)

{

Serial.print(" ( Smoke detected!"}; digitalWrite(EZ,HIGH);

delay(5000);

}

Serial.print("Sensor Value: "); Serial.print(sensoiValue);

if(sensoiValue > 522)

{

Serial.print(" 1 Smoke detected!"); digitalWrite (BZ, HIGH) ;

delay(5000);

}

Serial.println("");

delay(2000); ff wait 2s for next reading

}

82

Connexion au bluetooth

83

include Sof twareSerial . h> SoftwareSerial hcO6 ( , 3) f

void setup() {

//Initialize Serial Monitor Serial.begin(96O@)

Serial.println ("ENTER AT Commands="); //Initialize Bluetooth Serial Port

hoD6 .begin (%%DD) ;

}

void loop() {

//Write data from HC@6 to Serial Monitor if (hcO6.available00)4

Serial .write (hc O6 . read () )

}

//Write from Serial Monitor to HCO6 if (Serial . ava ilable 0 { hcD 6 . wr ite (Serial . read ( ;

}

Annexe 3 : Programme des blocs de l'application Android

initielrze global ~ b ~. crew empty fist

SMS1
· !PhoneNumber
·

Text
· IZMIESMS envnye --Jy

Le mo: de asse est incorrect

Sound'

set global essairestant
· b

global essairestant
·

Le mot de passe ne peut étre vide. g

callIMMMII _ShorrAlert

notice

s~ 1n

show Warnings

ci

Mauvais I..in_

global essairestant
· BIN 1

Le login ne pent eire 0

Bouton EnvoyerSmS
·

global coderecu
·

random integer from 4000 to

iniltalze global

FIGURE 5.27 -- bloc de l'interface s'authentifier

Le login ne peut etre vide.

Euttonauthentfication

Liriar-

Zane de_texteCnde
· . Text
· pet global coderecu
· 1

gras call mgmlip.Pby

Gm lamp .Stïy&J rt

in successful

opal 1E1413 screen SereenPeare

else call I.Shown1Jert

Mauvais code veuillez reessayery

Soundl

seib I

lobai essairestant
· 1.11111

LabetESSAI RESTANT
·

Text
· b I = global essairestant
·'

Ktglobal essairestant
· I = 10

84

FIGURE 5.28 -- bloc de l'interface s'authentifier suite

BoutoraIlumchambreP

.Dfrck

BoutonallumchambreP

Allumer

IBoutonallumchambreP
· AText ' I

BoutorrallurnchambreP

TextColor
·

BluetoothClient1

LED10

Allumer

BoutonallurncharnbreP

LEDchambresup -

ampauloff

Picture -

Prcture

TextColor

EcJairage

-BackPressed

PluetoothClient1

Eteindre

fiMPOULEALLUM - A Picture
· 1

111=111^-

BoutonallumchambreS
· r*

o if F

BluetoothClientl

_SendText

text

IQ to

TextColor

Boutonallumchambre

b

Picture

AMPOULEALLtJN1 -ILELcture ' 1

LEDsecond

Bluetooth lientl

LED20

SendText

te

BoutonallumchambreS

TextColor

BoutonallumchambreS

Picture

b

K^-ampouloff - Picture

LEDsecond

Men ca~M

sei

set

se#

else cal

EMI to GEM

^'to
·

EoutonallumchambreS

85

FIGURE 5.29 -- bloc de l'interface Eclairage

86

FIGURE 5.30 - bloc de l'interface Ventilation

87

Bibliographie

[1] Débutez l'analyse logicielle avec uml. http//:www.openclasrooms.com/fr/
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