BAUVOIS Nicolas<\/span><\/p>\n ELIAYAN Matys<\/span><\/p>\n BELLERY Marianne<\/span><\/p>\n Dans le cadre du projet fil rouge de la TAF CoOC nous r\u00e9aliserons le pr\u00e9-prototype d\u2019un objet communicant. Nous avons choisi de nous int\u00e9resser au probl\u00e8me des sinistres provoqu\u00e9s par les d\u00e9g\u00e2ts des eaux. En 2015, plus d\u2019un million de d\u00e9g\u00e2ts des eaux ont \u00e9t\u00e9 recens\u00e9s dans des maisons particuli\u00e8res en France, occasionnant des d\u00e9g\u00e2ts estim\u00e9s \u00e0 2,5 milliards d\u2019euros. En effet, en moyenne, le co\u00fbt li\u00e9 \u00e0 un d\u00e9g\u00e2t des eaux est autour des 1500\u20ac. Pourtant, pour \u00e9viter tous les d\u00e9g\u00e2ts, il suffit d\u2019agir dans les 30 premi\u00e8res minutes qui suivent l\u2019apparition de l\u2019eau. Et pour \u00e9viter des d\u00e9g\u00e2ts majeurs, les compagnies d\u2019assurances conseillent d\u2019agir avant que le niveau de l\u2019eau n\u2019atteigne les 15 cm. En plus de cela, le chiffre le plus marquant \u00e0 ce sujet est que 93% de ces sinistres sont li\u00e9s \u00e0 des fuites domestiques qui auraient donc pu facilement \u00eatre \u00e9vit\u00e9s. Dans le cadre de notre projet nous nous sommes non seulement int\u00e9ress\u00e9s \u00e0 ces sinistres \u00e9vitables, mais \u00e9galement aux 7% restants, c\u2019est-\u00e0-dire aux inondations occasionn\u00e9es par les crues, les temp\u00eates, ou encore les submersions marines.<\/span><\/p>\n La probl\u00e9matique soulev\u00e9e par l\u2019\u00e9quipe est celle de la pr\u00e9vention des diff\u00e9rents types de d\u00e9g\u00e2ts des eaux qui sont la cause n\u00b01 des sinistres habitation en France. En effet, nous avons constat\u00e9 qu\u2019en plus de repr\u00e9senter un co\u00fbt relativement \u00e9lev\u00e9, cela concerne tous les ans de nombreux foyers dont le nombre risque d\u2019augmenter avec le d\u00e9r\u00e8glement climatique. Ainsi, nous cherchons \u00e0\u00a0 trouver un moyen de limiter les dommages mat\u00e9riels caus\u00e9s par ce type d’\u00e9v\u00e9nements. Ceci n\u00e9cessite donc de d\u00e9tecter rapidement le d\u00e9but d\u2019un sinistre et d\u2019en informer le sinistr\u00e9.<\/span><\/p>\n Le mat\u00e9riel que nous avons utilis\u00e9 :\u00a0<\/span><\/p>\n <\/p>\n L\u2019architecture de notre prototype suit un sch\u00e9ma classique en IoT, il est compos\u00e9 de deux parties : un n\u0153ud et une gateway. Le n\u0153ud repr\u00e9sente la partie d\u00e9tecteur du prototype qui rel\u00e8ve les diff\u00e9rentes informations avec ses capteurs. La gateway re\u00e7oit les diff\u00e9rentes donn\u00e9es du n\u0153ud et r\u00e9alise diff\u00e9rentes actions en r\u00e9ponse \u00e0 ces informations.<\/span><\/p>\n <\/p>\n La gateway du prototype repr\u00e9sente la partie li\u00e9e au circuit d\u2019eau du domicile. Son r\u00f4le est de recevoir les informations qui proviennent du n\u0153ud et de les traiter pour agir en cons\u00e9quence. Ainsi, en recevant une alerte de d\u00e9tection d\u2019eau, la gateway s\u2019occupe de couper l\u2019eau du domicile et d\u00e9clenche une notification sur le smartphone de l\u2019utilisateur pour lui signaler. De plus, en cas de nouveau message de la part du n\u0153ud indiquant une \u00e9volution de la situation, le module d\u00e9clenche une nouvelle notification afin d\u2019informer l\u2019utilisateur en temps r\u00e9el.\u00a0<\/span><\/p>\n Le bo\u00eetier de la gateway a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 par impression 3D. Une bo\u00eete en PLA de dimensions 120mmx100mmx65mm permet de contenir le NodeMCU ESP8266, le relais et le module Grove LoRa radio. Le mod\u00e8le de ce bo\u00eetier a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 \u00e0 l\u2019aide de Solidworks. Un trou sur le c\u00f4t\u00e9 permet de faire passer les fils de l\u2019\u00e9lectrovanne qui se situe \u00e0 l’ext\u00e9rieur du bo\u00eetier mais aussi le c\u00e2ble d\u2019alimentation secteur pour le NodeMCU.<\/span><\/p>\n Pour \u00e9viter de conserver une breadboard dans le bo\u00eetier afin d\u2019avoir un montage plus propre et gagner de la place, nous avons soud\u00e9 tout le circuit.\u00a0<\/span><\/p>\n <\/p>\n Le r\u00f4le de la partie n\u0153ud est de d\u00e9tecter l\u2019eau et d\u2019envoyer les informations r\u00e9colt\u00e9es \u00e0 la gateway. Ainsi, le module doit \u00eatre capable de d\u00e9tecter un simple filet d\u2019eau comme une hauteur d\u2019eau de plusieurs centim\u00e8tres. Dans un premier temps, la d\u00e9tection d\u2019eau est signal\u00e9e \u00e0 la gateway, puis, si la hauteur d\u2019eau est amen\u00e9e \u00e0 changer, elle est \u00e9galement communiqu\u00e9e. Enfin, le module est capable de d\u00e9tecter la stabilisation du niveau d\u2019eau et de le signaler \u00e0 la gateway, qui pr\u00e9viendra \u00e0 son tour l\u2019utilisateur..<\/span><\/p>\n <\/p>\n Afin de pouvoir mesurer une hauteur d\u2019eau, il \u00e9tait n\u00e9cessaire de concevoir un bo\u00eetier haut de plusieurs centim\u00e8tres qui permet \u00e9galement d\u2019\u00e9viter que le syst\u00e8me prenne l\u2019eau. Il contient la carte arduino UNO, le module Grove LoRa, le capteur de niveau d\u2019eau Grove et le syst\u00e8me de d\u00e9tection de filet d\u2019eau. Le bo\u00eetier a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 en PLA par impression 3D.\u00a0<\/span><\/p>\n <\/p>\n Afin de piloter la partie n\u0153ud de notre objet, nous avons utilis\u00e9 une carte de d\u00e9veloppement\u00a0 Arduino UNO, qui dispose du microcontr\u00f4leur ATmega328P. Pour programmer son fonctionnement, il suffit d\u2019\u00e9crire un programme sur l\u2019IDE Arduino puis de t\u00e9l\u00e9verser ce code sur la carte via son port USB. Cette carte communique avec les diff\u00e9rents composants du n\u0153ud et les alimente en \u00e9nergie \u00e9lectrique. Elle est elle-m\u00eame aliment\u00e9e par une pile 9V via sa prise jack.<\/span><\/p>\n <\/p>\n Afin de mesurer pr\u00e9cis\u00e9ment la hauteur d\u2019eau en temps r\u00e9el au cours d\u2019un sinistre, nous avons d\u00e9cid\u00e9 d’utiliser ce d\u00e9tecteur de niveau d’eau capacitif compatible de Seeedstudio. Une fois plong\u00e9 dans l’eau, ce capteur mesure la hauteur d\u2019eau avec 5 mm de pr\u00e9cision \u00e0 l\u2019aide de ses cellules conductrices, et communique cette information \u00e0 la carte Arduino via son bus I2C(ports SDA et SCL). Ce capteur est aliment\u00e9 en 5V via le port 5V de la carte Arduino.<\/span><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Le capteur de niveau d\u2019eau pr\u00e9sent\u00e9 dans la partie pr\u00e9c\u00e9dente est tr\u00e8s efficace lorsque la hauteur d\u2019eau d\u00e9passe 5 mm, cependant il est incapable de d\u00e9tecter un filet d\u2019eau. En r\u00e9alit\u00e9, la grande majorit\u00e9 des capteurs de niveau disponibles sur le march\u00e9 sont faits pour mesurer des niveaux d\u2019eau dans des r\u00e9servoirs, et sont donc incapables de mesurer une tr\u00e8s faible couche d\u2019eau. Nous avons donc d\u00e9cid\u00e9 de concevoir notre propre circuit de d\u00e9tection, en optant pour un montage tr\u00e8s simple.<\/span><\/p>\n En effet, nous avons simplement r\u00e9alis\u00e9 un circuit repr\u00e9sent\u00e9 ci-dessus reliant l’alimentation 5V de l\u2019Arduino \u00e0 une r\u00e9sistance de 22K ohm reli\u00e9e \u00e0 la masse. On mesure la tension de cette r\u00e9sistance en la reliant \u00e0 une broche num\u00e9rique de la carte Arduino. En cas de pr\u00e9sence d\u2019un filet d\u2019eau, le circuit est ferm\u00e9, et la carte Arduino mesure une tension positive aux bornes de la r\u00e9sistance. Ce montage nous permet donc de d\u00e9tecter un potentiel d\u00e9g\u00e2ts des eaux d\u00e8s l\u2019instant o\u00f9 un filet d\u2019eau atteint la partie n\u0153ud de notre objet.<\/span><\/p>\n <\/p>\n Afin d\u2019assurer la communication sans fil longue port\u00e9e entre les parties n\u0153ud et gateway de notre objet,\u00a0 nous utilisons deux modules LoRa Radio Grove, l\u2019un plac\u00e9 dans le bo\u00eetier de d\u00e9tection, l\u2019autre dans le bo\u00eetier de transmission. Ces deux modules communiquent selon le protocole LoRa \u00e0 une fr\u00e9quence de 868 MHz. Chaque module peut jouer le r\u00f4le d\u2019\u00e9metteur ou de r\u00e9cepteur, cependant nous utilisons le module du n\u0153ud comme \u00e9metteur et le module de la gateway comme r\u00e9cepteur. Nous avons choisi ce module LoRa car il permet une communication de bonne qualit\u00e9 m\u00eame lorsque que l\u2019\u00e9metteur et le r\u00e9cepteur sont situ\u00e9s \u00e0 deux \u00e9tages diff\u00e9rents d\u2019un domicile. Ce crit\u00e8re est crucial car l’utilisateur de Pilotis placera logiquement la partie n\u0153ud de l\u2019objet dans une pi\u00e8ce de son domicile particuli\u00e8rement vuln\u00e9rable aux d\u00e9g\u00e2ts des eaux, or il s\u2019agit souvent du sous-sol. Au contraire, la gateway est situ\u00e9e au niveau de l\u2019arriv\u00e9e d\u2019eau, donc au rez de chauss\u00e9e.<\/span><\/p>\n <\/p>\n Afin de connecter la gateway \u00e0 internet, nous avons utilis\u00e9 un Module Node MCU ESP8266. Ce module contient un module ESP8266, il s\u2019agit d\u2019un circuit int\u00e9gr\u00e9\u00a0<\/span>\u00a0\u00e0 microcontr\u00f4leur\u00a0<\/span>avec connexion<\/span>\u00a0Wi-Fi d\u00e9velopp\u00e9 par le fabricant chinois Espressif. Ce module de quelques centim\u00e8tres permet de connecter un microcontr\u00f4leur \u00e0 un r\u00e9seau Wi-Fi et d\u2019\u00e9tablir des connexions TCP\/IP avec des commandes Hayes<\/span>. Ainsi, ce module wifi permet de contr\u00f4ler les composants de la partie gateway(comme une carte Arduino), mais aussi d\u2019envoyer des requ\u00eates URL \u00e0 l\u2019API\u00a0 qui s\u2019occupe de l\u2019envoi de notification au smartphone de l\u2019utilisateur(cf. partie 4).\u00a0<\/span><\/p>\n Afin que notre objet communiquant soit capable de couper le circuit d\u2019eau domestique au cas de d\u00e9tection d\u2019eau, nous l\u2019avons dot\u00e9 d\u2019une \u00e9lectrovanne. Il s\u2019agit d\u2019une vanne\u00a0<\/span>command\u00e9e <\/span>\u00e9lectriquement permettant d\u2019agir sur le d\u00e9bit d\u2019eau d\u2019un circuit.. Nous avons choisi une vanne dite tout ou rien, c’est-\u00e0-dire \u00e9tant soit ouverte soit ferm\u00e9e. Son \u00e9tat change suivant qu’elle soit aliment\u00e9e \u00e9lectriquement ou non, et elle est dite \u201cnormalement ouverte\u201d car elle est ouverte en l\u2019absence d\u2019alimentation \u00e9lectrique, et se ferme lorsqu\u2019elle est mise sous tension. L’\u00e9lectrovanne est aliment\u00e9e en 12V par une alimentation stabilis\u00e9e reli\u00e9e au secteur.<\/span><\/p>\n Pour piloter cette \u00e9lectrovanne, nous utilisons un relais \u00e9lectrom\u00e9canique. Il s\u2019agit d\u2019un organe \u00e9lectrique permettant de distribuer la puissance \u00e0 partir d’un ordre \u00e9mis par la partie commande. Ainsi, un relais permet l’ouverture et la fermeture d’un circuit \u00e9lectrique de puissance \u00e0 partir d’une information logique. Dans le cas de Pilotis, la commande logique d\u2019ouverture ou fermeture provient d\u2019une sortie num\u00e9rique du module NodeMCU, et le circuit \u00e9lectrique concern\u00e9 est le circuit d\u2019alimentation de l\u2019\u00e9lectrovanne. D\u00e8s lors, en cas de d\u00e9tection d\u2019eau sur le sol, le programme t\u00e9l\u00e9vers\u00e9 dans le module NodeMCU ordonne l\u2019envoi d\u2019une commande logique entra\u00eenant la fermeture du relais, donc la mise sous tension de l\u2019\u00e9lectrovanne et la coupure du circuit d\u2019eau. Cela permet de stopper une \u00e9ventuelle fuite provenant du circuit domestique.<\/span><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Les programmes pilotant le fonctionnement des parties n\u0153ud et gateway de l\u2019objet sont dans un r\u00e9pertoire Github disponible via ce lien : https:\/\/github.com\/NicoAdn\/pilotis\/tree\/main.<\/span><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Afin de pouvoir recevoir des notifications, il \u00e9tait n\u00e9cessaire d\u2019avoir une interface utilisable sur smartphone. Dans un souci de temps, nous avons d\u00e9cid\u00e9 de ne pas d\u00e9velopper cette partie nous m\u00eame et de nous reposer sur une API existante, simple \u00e0 mettre en place et \u00e0 utiliser pour se concentrer sur la r\u00e9alisation du prototype physique.\u00a0<\/span><\/p>\n Ainsi, nous avons coupl\u00e9 l\u2019utilisation de l\u2019API PushingBox, qui permet d\u2019envoyer des notifications, et de l\u2019application PushBullet, qui permet de les recevoir sur son t\u00e9l\u00e9phone.<\/span><\/p>\n <\/p>\n Configuration des notifications sur le t\u00e9l\u00e9phone<\/span><\/p>\n<\/h2>\n
I \u2013 Contexte<\/b><\/h1>\n
II \u2013 R\u00e9alisation<\/b><\/h1>\n
\n
\n<\/h2>\n<\/li>\n<\/ul>\n
1 ) Prototype<\/b><\/h2>\n
\u00a0
![\"\"](\"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-content\/uploads\/archives\/2021\/12\/Capture.png\")
<\/a><\/h4>\na . Gateway<\/b><\/h3>\n
<\/a><\/span><\/p>\n<\/a><\/p>\nb . Noeud<\/b><\/h3>\n
<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n2 ) Electronique<\/b><\/h2>\n
A. Partie noeud<\/b><\/h3>\n
a . Carte Arduino Uno<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\nb . Capteur de niveau d\u2019eau Grove 101020635
<\/a><\/b><\/h4>\nc . Montage de d\u00e9tection de filet d\u2019eau<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\nd . Module Grove LoRa Radio<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\ne . Sch\u00e9ma de l\u2019architecture<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\nB. Partie gateway<\/b><\/h3>\n
a . Module Wifi NodeMCU ESP 3266<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\nb . Electrovanne et relais<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\nc . Sch\u00e9ma de l\u2019architecture<\/b><\/h4>\n
<\/a><\/p>\n3 ) Code Arduino<\/b><\/h2>\n
4 ) API PushingBox \/ Application PushingBullet<\/b><\/h2>\n
\n
\n
<\/a><\/span><\/li>\n<\/ul>\n\n
<\/a><\/span><\/li>\n<\/ul>\n
![\u00a0<\/a><\/p>\n <\/p>\n\nEnfin, il faut copier le Device Id et l\u2019ins\u00e9rer dans le Code(voir Github).<\/span><\/li>\n<\/ul>\nConfiguration des notifications sur un nouveau t\u00e9l\u00e9phone \u00e0 partir d\u2019un compte Google :<\/span><\/p>\n\nTout d\u2019abord, il faut t\u00e9l\u00e9charger l\u2019application PushBullet.\u00a0<\/span><\/li>\nPuis se connecter via le compte Google Pilotis.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n <\/p>\nIII \u2013 R\u00e9sultats et perspective<\/b><\/h1>\n <\/p>\nLe projet PILOTIS, visant \u00e0 cr\u00e9er un objet connect\u00e9 permettant de pr\u00e9venir les d\u00e9g\u00e2ts des eaux, s\u2019est conclu sur la mise en place d\u2019un prototype fonctionnel sous la forme de deux parties : une gateway et un n\u0153ud. Ces deux parties poss\u00e8dent leur bo\u00eetier imprim\u00e9 en 3D et le syst\u00e8me complet permet de recevoir des notifications sur son t\u00e9l\u00e9phone qui s’adaptent \u00e0 la situation.<\/span><\/p>\n <\/p>\nCependant, il y a quelques am\u00e9liorations possibles au syst\u00e8me. Dans un premier temps, l\u2019ajout de boutons permettant de r\u00e9initialiser les diff\u00e9rentes parties du prototype permettrait d\u2019\u00e9viter d\u2019avoir \u00e0 mettre celui-ci hors tension puis sous tension pour le rendre \u00e0 nouveau fonctionnel apr\u00e8s un cycle d\u2019utilisation. Ensuite, nous avons constat\u00e9 qu\u2019apr\u00e8s l’allumage il est parfois difficile de savoir si le programme est op\u00e9rationnel. En effet, il est n\u00e9cessaire que le programme se connecte en wifi pour \u00eatre fonctionnel et cette \u00e9tape prend un temps qui peut varier en fonction des situations. Il serait donc int\u00e9ressant d\u2019ajouter des LEDs ou des composants produisant du son afin de permettre \u00e0 l\u2019utilisateur d\u2019avoir des informations sur l\u2019\u00e9tat du syst\u00e8me(en d\u00e9marrage, en cours de connexion, pr\u00eat \u00e0 l\u2019emploi\u2026).<\/span><\/p>\n <\/p>\nDe plus, l\u2019ajout d\u2019un syst\u00e8me d\u2019alerte lumineuse et sonore se d\u00e9clenchant en cas de d\u00e9tection d\u2019eau et \u00e9voluant selon l\u2019\u00e9tat de la situation serait souhaitable. En effet, les\u00a0 fuites et les inondations arrivent aussi la nuit, d\u00e8s lors une notification ne suffit pas forc\u00e9ment \u00e0 pr\u00e9venir l\u2019utilisateur, qui peut avoir mis son t\u00e9l\u00e9phone en mode avion ou l\u2019avoir \u00e9teint.\u00a0 Enfin, le d\u00e9veloppement d\u2019une application PILOTIS\u00a0 am\u00e9liorant l\u2019interface utilisateur et permettant de nouvelles fonctionnalit\u00e9s (r\u00e9initialisation du syst\u00e8me \u00e0 distance, configuration de la connexion wifi sans avoir \u00e0 modifier le code etc\u2026) apporterait une r\u00e9elle valeur ajout\u00e9e au produit.<\/span><\/p>\n <\/p>\nIV \u2013 Vid\u00e9o de d\u00e9monstration<\/b><\/h1>\n](\"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-content\/uploads\/archives\/2021\/12\/16.png\"){kind=link}