This work consists in developing a monitoring system to
visualize the critical parameters of generators, with the aim of preventing
breakdowns and reducing patrols. Indeed, The Port Authority of Douala includes
three major strategical axes with are: performance, attractiveness and
competitiveness. The Director General of this structure thus proposes several
levers on which each actor can play to be able to achieve the objectives set,
exceptionally the modernization of the installations. This is where our
end-of-studies project relating to the monitoring of the generator fleet take
place. The main challenges encountered before the launch of this project
included difficulties in monitoring the status of the generator sets in real
time, which led to delays in detecting problems, unexpected breakdowns, as well
as excessive rounds of SOPRIM staff (service provider to the PAD for the
management of generators). Faced with these challenges, the project aims to set
up a monitoring system allowing real-time telemetry, efficient configuration of
alerts, precise diagnosis of anomalies, and the generation of detailed monthly
reports. These improvements are part of the main objectives which are to
firstly reduce rounds, then maintenance costs by optimizing personnel
interventions and finally increase safety by detecting problems in advance to
avoid unexpected stoppages of generators.
To carry out this work, we started from the inventory to
identify the needs and constraints. We continued with a study of the
feasibility of the project which resulted in functional specifications and
finally, we used the design and programming tools learned in class. At the end
of the project, we deployed our NMT application which is now used at PAD to
monitor the generators in the headquarters building.
V
Keywords: Generator,
Remote management, Mobile application, Round, Modbus, Monitoring.
VI
SOMMAIRE
DEDICACE II
REMERCIEMENTS III
PRESENTATION DE L'ENTREPRISE I
RESUME IV
ABSTRACT V
GLOSSAIRE VIII
LISTE DES FIGURES IX
LISTE DES TABLEAUX XI
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTÉRATURE
4
INTRODUCTION 4
I. GENERALITES SUR LE MONITORING 4
I.1 DEFINITIONS DES CONCEPTS 4
I.2 HISTORIQUE DES SYSTEMES DE SURVEILLANCE
5
I.3 LES DIFFERENTS TYPES DE SURVEILLANCE «
MONITORING » 6
I.4 MÉTHODES DE SURVEILLANCE 7
I.5 PRINCIPES DU MONITORING 10
I.6 LES AVANTAGES DU MONITORING 12
II. GENERALITES SUR LES GROUPES ELECTROGENES
13
II.1 DEFINITION 13
II.2 PRESENTATION D'UN GROUPE ELECTROGENE 13
II.3 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 15
II.4 TYPOLOGIE DES GROUPES ELECTROGENES 16
II.5 CARACTERISTIQUES DU GROUPE ELECTROGENE
17
III. GENERALITES SUR LE MODBUS 18
III.1 DEFINITION 18
III.2 STRUCTURE DES MESSAGES DANS LE MODBUS
19
III.3 LES FONCTIONS MODBUS 19
III.4 MODE DE FONCTIONNEMENT DU MODBUS 20
IV. GENERALITES SUR LES APPLICATIONS MOBILES
21
IV.1 DEFINITION 21
IV.2 HISTORIQUE SUR LES APPLICATIONS MOBILES
21
IV.3 DIFFERENTS TYPES D'APPLICATION MOBILE
22
IV.4 LES CARACTERISTIQUES D'UNE APPLICATION MOBILE
22
VII
V. CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE 23
CONCLUSION 24
CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES 26
INTRODUCTION 26
I. MATERIEL 26
I.1 GROUPES ÉLECTROGÈNES DE L'IMMEUBLE
SIÈGE DU PAD 26
I.2 RESSOURCES MATERIELLES 28
I.3 RESSOURCES LOGICIELLES 34
II. METHODES 36
II.1 CHOIX DES PARAMETRES A MONITORER 37
II.2 CONCEPTION MATERIELLE 39
II.3 CONCEPTION LOGICIELLE 54
CONCLUSION 59
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSION 61
INTRODUCTION 61
I. CHOIX DES PARAMETRES A MONITORER 61
II. RESULTAT DE LA CONCEPTION MATERIELLE 63
II.1 PRESENTATION DE LA CARTE ELECTRONIQUE FABRIQUEE
63
II.2 PRESENTATION DU BOITIER DE PROTECTION
71
III. RESULTAT DE LA CONCEPTION LOGICIELLE 73
III.1 RESULTAT DE LA PROGRAMMATION DU MICROCONTROLEUR
73
III.2 RESULTAT DE LA PROGRAMMATION DE L'INTERFACE
GRAPHIQUE 75
IV. ANALYSE DES COUTS 83
IV.1 COUT DU PROJET 83
IV.2 COUT DU PRODUIT EXISTANT SUR LE MARCHE
83
IV.3 COUT DU PRODUIT PROPOSE 84
CONCLUSION 84
CONCLUSION GENERALE 85
ANNEXES i
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES vi
VIII
GLOSSAIRE
IX
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Organigramme du PAD ii
Figure 2: Situation géographique du PAD iii
Figure 3: Différents types de surveillance [5] 6
Figure 4 : Classification des méthodes de surveillance
[6] 8
Figure 5: Principe du monitoring [7] 10
Figure 6: Structure de l'acquisition numérique [8]
11
Figure 7: Description générale d'un groupe
électrogène avec capot de protection [9] 14
Figure 8: Principe de fonctionnement du groupe
électrogène 15
Figure 9: Structure du protocole MODBUS [11] 18
Figure 10: Structure d'un message dans le protocole MODBUS
[11] 19
Figure 11: Format d'une trame en mode RTU [11] 20
Figure 12: Format d'une trame en mode TCP [11] 21
Figure 13: GE IGH 26
Figure 14 : Actigramme A0 du Groupe électrogène
27
Figure 15: Actigramme A-0 du Groupe électrogène
27
Figure 16: Présentation de l'APM 403 [14] 28
Figure 17: Ordinateur portable DELL 29
Figure 18: Présentation de l'ESP32 29
Figure 19: Module MAX485 30
Figure 20: module GSM SIM800L 31
Figure 21: SIM Orange 32
Figure 22: Module radio NRF24L01 32
Figure 23: fils de connexion 32
Figure 24: Imprimante 3D Kingroon 33
Figure 25: IDE Arduino 34
Figure 26: interface EasyEDA 35
Figure 27: Interface APP INVENTOR 35
Figure 28: Interface SolidWorks 36
Figure 29: Synoptique de la méthodologie
utilisée 39
Figure 30: Structure de l'analyse fonctionnelle [16] 40
Figure 31: Phases de l'analyse du besoin [16] 40
Figure 32: Diagramme Bête à cornes [17] 43
Figure 33: diagramme bête à cornes
appliqué au système 43
Figure 34: Phases de l'étude de la faisabilité
[18] 45
Figure 35: Diagramme Pieuvre[19] 45
Figure 36: Résultat du diagramme pieuvre 46
Figure 37: Diagramme FAST [20] 49
Figure 38: Résultat Diagramme FAST 50
Figure 39: paramétrage de la communication sur le GE
SIMAR 52
Figure 40: Présentation des sorties de l'APM403 [22]
52
Figure 41: Schéma synoptique du fonctionnement de
notre système 54
Figure 42: Structure linéaire et alternative [23]
56
Figure 43: Structure itérative [23] 56
X
Figure 44: Exemple simplifié d'un diagramme de cas
d'utilisation [24] 59
Figure 45: Câblage de l'ESP32 64
Figure 46: Bloc d'alimentation 64
Figure 47: câblage des boutons reset et boot 65
Figure 48: Câblage du module radio NRF24L01 65
Figure 49: Câblage du MAX485 66
Figure 50: câblage de la communication série
66
Figure 51: câblage des LED du circuit. 67
Figure 52: Vue de dessus de notre carte 67
Figure 53 Vue de dessous de notre carte 68
Figure 54: Vue 2D de notre carte électronique 68
Figure 55: Vue de dessous 69
Figure 56: Vue de dessus 69
Figure 57: Vue de dessous 70
Figure 58: Vue de dessus 70
Figure 59: Boitier de protection sur SolidWorks 71
Figure 60: Boitier imprimé 71
Figure 61: Résultat de l'algorigramme 73
Figure 62: Diagramme des cas d'utilisation lors de la
communication sur le bus 75
Figure 63: Résultat du diagramme des cas d'utilisation
76
Figure 66: Choix du paramètre à visualiser
77
Figure 66: Page d'accueil 77
Figure 66: Choix du GE 77
Figure 69: Capteurs 78
Figure 69: Alternateur 78
Figure 69: Statistiques 78
Figure 71: Identification du GE 79
Figure 71: Maintenance 79
Figure 74: Mode du GE 79
Figure 74: Liste des Alarmes 79
Figure 74: Entrées et sorties logiques 79
Figure 75: Visualisation des capteurs 80
Figure 76: Visualisation du mode 81
Figure 77: Visualisation du courant Alternateur 81
Figure 78: Visualisation des sorties 82
Figure 79: Visualisation des entrées 82
Figure 80: Fiche de travaux informatiques iii
Figure 81: Extrait de la table Modbus des AMP iv
Figure 82: Extrait du datasheet de l'AMP403 iv
Figure 83: Extrait du datasheet de l'ESP32 v
Figure 84: Extrait du datasheet du max485 v
XI
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Historique du PAD
i
Tableau 2: Adresse du PAD i
Tableau 3: Infrastructures et postes de transformation
Erreur ! Signet non défini.
Tableau 4 : Légende 14
Tableau 5: Les caractéristiques des groupes
électrogènes 17
Tableau 6: fonctions Modbus 19
Tableau 7: Historique des applications mobiles [12] 21
Tableau 8: Caractéristiques des groupes
électrogènes 26
Tableau 9: Caractéristiques de l'imprimante 3D 33
Tableau 10: Illustration AMDEC [15] 38
Tableau 11: Méthode QQOQCP[16] 41
Tableau 13: méthode QQOQCP 42
Tableau 14: Validation du besoin 44
Tableau 15 : Caractérisation des fonctions de service
du dispositif de monitoring 47
Tableau 16: Cahier des charges fonctionnelles techniques
48
Tableau 12:Méthode WSM 51
Tableau 17: Coût du projet 83
