Présentation pfe finale
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This project consists on desingnig and implementing a complete solution for the management of public lighting in an intelligent way.It allows its users to ensure the automatic control of the lighting as well as to rationalize its energy consuming via the techonogies of Internet of Things (Iot).
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- 1. . Réalisé par : Ahmed Abdeljelil INDP3-AST Encadré par: Nizar Menzli Mohamed Bécha Kaaniche Entreprise d’accueil : . Projet de fin d’études Du 01/02/2017 à 31/05/2017 2016-2017 “ Dimensionnement, conception et développement d’une solution IOT pour la gestion intelligente de l’éclairage public ”
- 2. Plan 2 1 2 3 4 5 Introduction Problématique Solution proposée Conception et implémentation Conclusion et perspectives
- 3. Introduction
- 4. Introduction 4 Ressource Rare 14768 Gwh 12,5 % Plan Stratégique du pays Réduction de 70 %
- 7. Problématique 7 Automatiser l'éclairage public ? Contrôler l’éclairage public ? Adapter l'éclairage public ? Exploiter les nouvelles technologies et services?
- 9. Conception et développement de « Ooredoo Light Contol » Ajustement de la consommation d’éclairage Adaptation l’intensité de l’éclairage Automatisation de l’éclairage Réalisation d’un Dashboard interactif Solution Proposée 9
- 11. Émetteur/ Récepteur Xbee Raspberry PI 3 Capteur de lumière Capteur PIR mouvement Arduino 11 Conception et implémentation Choix technologiques 4G
- 12. 12 Conception et implémentation Gradateur de lumière
- 13. 13 Conception et implémentation Réalisation de la carte de gradation de lumière
- 14. Zigbee 3G/4G Zigbee Conception et implémentation Architecture du système 14
- 15. 15 Environnement de test Test solution matérielle Connecteurs Câble USB Gradateur de lumière Capteur HC- SR501 Photorésistance LDR Raspberry PI 3 ArduinoWifi
- 16. 16 Conception et implémentation Test de la solution matérielle
- 17. 17 Conception et implémentation Test de la solution matérielle
- 18. Conception et implémentation Test de la solution matérielle 18
- 19. Conception et implémentation Cas D’utilisation 19
- 20. Conception et implémentation Réalisation Software Menu Dashboard Données statistiques et visulaisation sur map Menu Markers Gestion des markers (ajout/modification/ suppression/recherche) Menu Administration Gestion des comptes utilisateurs 20
- 21. Languages et outils utilisés 21 Conception et implémentation Développement & Design Conception & Modélisation UML Test Fonctionnement de l’application Simulation d’autres cartes Arduino + Test des modules développés
- 22. Interface du login 22 Conception et implémentation
- 23. Interface du Dashboard 23 Conception et implémentation
- 24. Interface add markers using mapp 24 Conception et implémentation
- 28. Test Application IBM BLUEMIX 28 Conception et implémentation
- 29. Test Application IBM BLUEMIX 29 Conception et implémentation
- 30. Analyse des menaces 30 Conception et implémentation « La sensibilité des données transférées rendent les attaques dangereuses. » … En addition, les données stockées sont cryptées afin d'éviter tout type de vol. »
- 31. Analyse des menaces 31 Conception et implémentation « Exploitation des failles de notre application web par des hackers » « Utilisation d’un certificat SSL pour garantir la sécurité de notre application »
- 34. 34 Conclusion Conception et développement d’un prototype de solution intelligente pour la gestion de l’éclairage public . Intégration des différents composants qui le constitue (capteurs, module de communication sans fils, microcontrôleurs,…). Développement d’un tableau de bord Résoudre un problème majeur
- 35. 35 Perspectives Utilisation émetteur/récepteur Lora/Sigfox Amélioration du schéma du circuit gradateur de lumière Finalisation, commercialisation et déploiement de cette solution
- 36. Merci pour votre attention Vos questions?? 36
Hinweis der Redaktion
- Bonjour monsieurs,merci d’avoir accepter de juger mon travail de stage de projet de fin d’études intitulé …. Au sein de l’entreprise Ooredoo qui s’est effectué du 01 juillet au 31 aout sous la supervision de mme Narimane aydi
- Passant maintenant au plan de ma presentation, En premier lieu on va commencer par l’introduction .par la suite on passe à la presentation de la problématique ainsi que de la solution propose.puis nous élaborons la phase de conception et d’implementation pendant laquelle on détaille les différentes étapes que nous ont permis de realiser ce concept.pour terminer avec la conclusion et les perspectives
- Comme cous le savez,L’energie elecrique est une ressource rare pour notre pays qu’on cherche à Réduire la consommation de l’énergie pour l’éclairage public fait partie de la stratégie du pays pour conserver au maximum cette ressource rare. *De plus, des études ont estimé que sur une base quotidienne, adapter la puissance des lampes en fonction des besoins, permet d’économiser jusqu’à 70% sur les dépenses d’éclairage total de la consommation. Représentant l’ordre de 14768Gwh 12,5% de la consommation totale d’energie en tunisie en 2014(INS) *la gestion d’éclairage public aujourd’hui se fait d’une façon manuelle par les municipalités en Tunisie ce qui provoque que les lampes soient allumées pendant le jour et éteintes la nuit pour la majorité des cas. Par conséquence, la provocation des frais énergétiques supplémentaires très énormes et des risques de sécurité des individus en terme de gravité des accidents. *l’éclairage actuel est toujours présent et n’est pas adaptatif selon l’activité des utilisateurs de la route. Par exemple, en cas d’absence d’activité ou de mouvement dans les rues, l’éclairage reste toujours fonctionnel à 100% malgré qu’il n’y ait pas besoin de sa présence en ce mode pendant cette période ce qui provoque un gaspillage énorme d’énergie donc des coûts énormes, des charges supplémentaires pour les municipalités et du gaspillage de l’électricité.
- l’analyse de la situation d’éclairage public existante dans notre pays montre, la gestion d’éclairage public aujourd’hui se fait d’une façon manuelle par les municipalités en Tunisie ce qui selon les endroits, l’absence de l’éclairage la nuit et/ou sa présence le jour et ce fréquemment. Ceci provoque entre autres, l’augmentation des risques tels que les risques d’accidents routiers, risques de vols,… provoque que les lampes soient allumées pendant le jour et éteintes la nuit pour la majorité des cas. *l’éclairage actuel est toujours présent et n’est pas adaptatif selon l’activité des utilisateurs de la route. Par exemple, en cas d’absence d’activité ou de mouvement dans les rues, l’éclairage reste toujours fonctionnel à 100% malgré qu’il n’y ait pas besoin de sa présence en ce mode pendant cette période ce qui provoque un gaspillage énorme d’énergie donc des coûts énormes, des charges supplémentaires pour les municipalités et du gaspillage de l’électricité.
- Comment automatiser ,controler et adapter l’éclairage public en utilisant les nouvelles technologies et services tel que la technologie de l’internet des Objets
- Afin surmontés ces problèmes d’éclairage public déjà présentés ainsi que de contrôler sa consommation d’une manière automatique et efficace, nous proposons d’implémenter une solution intelligente « Ooredoo Light Control » permettant d’éclaircir les rues quand la nuit tombe et d’arrêter l’éclairage le jour automatiquement. Aussi, ce produit va permet aux municipalités de contrôler et d’adapter l’intensité de l’éclairage selon la présence de personnes ou des véhicules dans la rue (augmenter l’intensité de la lumière à 100% dans le cas où il y’a présence et la réduire à 50%). Donc, la réduction de la consommation et des coûts d’énergie. De plus, cette solution va offrir aux utilisateurs la possibilité de gérer le réseau d’éclairage par l’intermédiaire d’un tableau de bord interactif basé sur la technologie de développement web HTML5 et l’API Google Maps pour la gestion des différents données relatives aux nœuds de notre réseau (affichage données relatives, localisation, modification, suppression,…)ainsi que pour dégager la synthèse sur la consommation moyenne d’énergie pour une période bien déterminée .
- Passant maintenant au etapes de conception et de realisation. Au niveau des choix effectués nous avons décider d’utliser: Capteur de lumiere : détection de jour/nuit donc l’activation automatique du système d’éclairage public. Capteur de mouvement PIR : détection présence /’absence de mouvements au niveau des vois routières. Microcontrôleur Arduino : au niveau de chaque noeud pour assurer la lecture de la valeur mesurée par les capteurs de lumière et de mouvement. Ce choix est effectué en se basant sur le cout et la disponibilité de cette carte pour effectuer les tests et valider le concept que nous désirons réaliser. Microcontrôleur Raspberry PI3 : comme collecteur des données envoyés des différents microcontrôleurs Arduinos du à sa performance en terme de mémoire vive RAM (Random Access Memory), vitesse de processeur et capacité de réception des données des différents noeuds allant jusqu’à supporter les données en provenance de 100 noeuds Arduinos simultanément. ZigBee : utilisée pour assurer le maillage complet de notre réseau et obtenir un mode de communication M2M entre les différents noeuds de notre système. Technologie 4G : utilisée pour l’envoi des données vers le serveur base de données. Ce choix est effectué afin d’assurer l’exploitation du réseau de l’opérateur et pour atteindre des bénéfices suite à cette utilisation de son infrastructure.
- Ce montage est à base de : Optocoupleur 4N35 : c’est un composant électronique capable de transmettre un signal d'un circuit électrique à un autre, sans avoir besoin de contact galvanique entre eux. Le signal de commande qu’on va générer au niveau d’Arduino varie entre 0 et 5V. Alors que le signal de commande que nous allons exploiter au niveau de l’alimentation stabilisée est variant entre 0 et 10V. Diodes zener, résistances et pont de diodes : sont des composants électriques jouant le rôle d’une alimentation stabilisée pour commander la grille afin d’obtenir notre signal désiré 10V à la sortie de l’optocoupleur 4N35. Mosfet BUZ41A : c’est un type de transistor à effet de champ dans lequel se trouve une couche mince d'oxyde de silicium entre la grille et le canal. Dans notre cas, nous allons l’utiliser comme un interrupteur de notre circuit de commande. En effet, si le mosfet est ouvert, le signal de commande Vc =0. Dans ce cas, la lampe n’est pas alimentée. Si le mosfet est fermé, la lampe s’allume et on a les deux scénarios suivants: Tension d’alimentation (Va) positive: le courant circule de la manière suivante : K2 D3mosfetD4lampe Tension d’alimentation (Va) négative: le courant circule de la manière suivante : K2 D5mosfetD2lampe
- Ce montage est à base de : Optocoupleur 4N35 : c’est un composant électronique capable de transmettre un signal d'un circuit électrique à un autre, sans avoir besoin de contact galvanique entre eux. Le signal de commande qu’on va générer au niveau d’Arduino varie entre 0 et 5V. Alors que le signal de commande que nous allons exploiter au niveau de l’alimentation stabilisée est variant entre 0 et 10V. Diodes zener, résistances et pont de diodes : sont des composants électriques jouant le rôle d’une alimentation stabilisée pour commander la grille afin d’obtenir notre signal désiré 10V à la sortie de l’optocoupleur 4N35. Mosfet BUZ41A : c’est un type de transistor à effet de champ dans lequel se trouve une couche mince d'oxyde de silicium entre la grille et le canal. Dans notre cas, nous allons l’utiliser comme un interrupteur de notre circuit de commande. En effet, si le mosfet est ouvert, le signal de commande Vc =0. Dans ce cas, la lampe n’est pas alimentée. Si le mosfet est fermé, la lampe s’allume et on a les deux scénarios suivants: Tension d’alimentation (Va) positive: le courant circule de la manière suivante : K2 D3mosfetD4lampe Tension d’alimentation (Va) négative: le courant circule de la manière suivante : K2 D5mosfetD2lampe
- Notre système se compose d’abord de la photo résistance LDR, capteur de lumière, assurant la détection du jour/nuit donc l’activation automatique du système d’éclairage public et des capteurs de type PIR pour détecter la présence de mouvement au niveau des voies routières. Ces 2 capteurs sont montés par la suite sur le microcontrôleur Arduino ainsi qu’un autre circuit de gradation de lumière conçue à être commander par un signal PWM généré par Arduino selon la valeur du capteur mouvement. Puis, l’échange et la communication des données entre les différents noeuds est effectué par les modules de communication Xbee configurés en topologie mesh et en mode de communication M2M. Enfin, le microcontrôleur Raspberry PI 3, représentant le collecteur des données en provenance des autres cartes Arduino, transfère leurs informations vers le serveur de base de données en utilisant le réseau de l’opérateur et spécifiquement la technologie sans fil 4G.Par la suite, le Dashboard consomme des web services et le protocole https pour représenter les données stockées au niveau serveur de base de données d’une façon efficace et significative permettant d’en déduire des conclusions sur le rendement du système, consommation énergétique, etc...
- Vu l’indisponibilité les émetteurs/récepteurs XBEE (contrainte cout,disponibilité sur le marché).pendant les tests,on a utilisé la carte Raspberry pi et un cable série pour la liaison avec arduino et le postman pour simuler plusieurs cartes envoyant des données ,Aussi l
- 57600 secondes dans cet exemple équivalentes à 16h d’inactivité.
- 54001h30
- 189005h15min
- En effet, le tableau de bord « Ooredoo Light Control » comprends 3 acteurs principaux : L’utilisateur Le gestionnaire L’administrateur
- Vu l’indisponibilité les émetteurs/récepteurs XBEE (contrainte cout,disponibilité sur le marché.pendant les tests,on a utilisé la carte Raspberry pi et un cable série pour la liaison avec arduino et le postman pour simuler plusieurs cartes envoyant des données ,Aussi l
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:Simulation d’autres cartes Arduino +Test des modules développés chacun appart pour s’assurer du bon fonctionnement
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
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- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
- PHP7=Communication avec BD+Reception données raspberry HTMl5+CSS+JS=Dévéloppement et design de l’application MICrosoft visio:Modélisation et conception UML XAMPP:pack qui comporte notre serveur de base de données Mysql+serveur web appache Postman:
- Menaces sur la confidentialité :
- Développement d’un tableau de bord permettant aux dirigeants ainsi qu’aux ingénieurs d’avoir une idée sur le fonctionnement du réseau d’éclairage intelligent, de bien superviser le fonctionnement de ses services et de prendre les décisions sur le rendement, efficacité énergétique de notre solution d’éclairage, etc….
- De plus, nous proposons d’améliorer le schéma du circuit gradateur de lumière et le rendre plus performant en le modifiant de sorte que nous tenons compte des autres types de lampes existantes telles que les lampes économiques ou celles à base de la technologie LED.