Réalisation d’une maison intelligente (la domotique)

La maison intelligente

Nous sommes entrés dans une 1 ère où la communication est omniprésente et où nous avons pris l’habitude d’être joignables en tout lieu et à tout moment et de joindre les autres aussi facilement. Cette tendance concerne de plus en plus notre habitation.
Nos maisons disposent de très nombreux moyens de communication, que ce soit par voie terrestre (téléphone fixe, réseau ADSL, réseau électrique, câble, etc.) ou aérienne (téléphone mobile, boucle locale radio, Wi-Fi, satellite, etc.).

La maison connectée

Quoi de plus rassurant quand nous quittons notre maison que de savoir qu’en cas d’effraction, de panne d’électricité ou de fuite d’eau nous serons directement prévenus sur notre téléphone mobile et notre PC de bureau ou portable par un message vocal, un e-mail ou un SMS ?
Les messages peuvent être personnalisés pour indiquer avec précision la nature du problème et  permettre une action adaptée en direction des voisins, de la police ou d’un centre de télésurveillance.
Pour peu que nous ajoutions une webcam au dispositif, nous pouvons tout aussi bien recevoir une image de l’incident et visualiser ce qui se déroule chez nous.
Il peut enfin s’avérer utile d’être prévenu lorsqu’une fenêtre est restée ouverte, une lumière allumée, l’alarme correctement activée ou que la température a dépassé un seuil prédéfini.
Le message d’avertissement peut être vocal ou sous forme de bip sonore, à l’image de ce qui se fait couramment dans nos voitures. Une autre solution, moins intrusive, consiste à disposer à la sortie de la maison un écran indiquant l’état des différents systèmes (ouverture, alarme, éclairage, chauffage) et permettant l’interaction avec eux.

Interactivité avec la maison connectée

La communication peut évidemment s’effectuer dans l’autre sens, c’est-à dire sous forme de commande adressée aux différents systèmes connectés de la maison. Il peut s’agir de commander à la voix les circuits d’éclairage ou de déclencher certains scénarios. Nous pouvons aussi activer à distance le chauffage de notre résidence secondaire en mode confort quelques heures avant d’y arriver. Nous pouvons de la même façon désactiver l’alarme pour permettre à une personne autorisée d’entrer chez nous en notre absence ou, à l’inverse, l’activer depuis notre bureau ou encore simuler une présence en actionnant les volets roulants, l’éclairage ou la musique.
Toutes ces interactions n’ont rien de très nouveau, et nous disposons depuis des années de fonctions de contrôle à distance par téléphone d’un certain nombre d’équipements et de systèmes domestiques. Ces fonctions étaient généralement fondées sur des technologies propriétaires (non standards) et étaient pilotables par le biais d’interfaces rudimentaires, telles que des combinaisons de touches sur un téléphone.

Mise en réseau des équipements

Non content de dialoguer avec la maison, nous pouvons faire communiquer tous les systèmes entre eux à partir du moment où ils s’appuient sur des protocoles et des infrastructures de câblage standardisés. Rien de plus simple, si la conception est bien réalisée, que de renvoyer le signal audio de l’interphone de notre maison vers les combinés téléphoniques ou un téléphone portable.
La combinaison d’une caméra, d’un écran de télévision ou d’ordinateur et d’un accès à Internet permet de réaliser des visioconférences. Ces dernières peuvent s’avérer utiles, par exemple, pour des consultations médicales à distance ou le télétravail.
À partir du moment où tous les systèmes communiquent entre eux, il peut être dissuasif, en cas de tentative d’effraction, de faire clignoter tous les éclairages, sans possibilité de les éteindre, ou encore d’actionner les volets roulants.
Il est aujourd’hui facile de faire communiquer entre eux, avec ou sans fil, tous nos appareils numériques : lecteur DVD, téléviseur, console de jeux Ordinateur, studio photo ou poste de télévision, vidéo, caméra, appareil photo numérique, vidéoprojecteur, lecteur de musique MP3, chaîne stéréo, imprimante ou scanner. Cette mise en réseau et la convergence entre toutes les applications du numérique autorisent la mutualisation des données. Il devient possible, par exemple, de regarder la télévision sur n’importe quel ordinateur de la maison, de visionner des photos ou des vidéos de famille sur un écran de télévision ou d’écouter des morceaux de musique sur n’importe quel équipement audio (chaîne, PC, lecteur MP3) depuis n’importe quelle pièce.

Maison évolutive

Evolutivité du câblage

Il est possible de brancher n’importe où dans la maison téléphones, téléviseurs, ordinateurs, modems et routeurs Internet haut débit, interphones, webcams, imprimantes et autres. Aucune pièce n’est de la sorte confinée à un usage exclusif.

Maison autonome

Supervision

Une maison autonome doit être capable de détecter les changements d’état des systèmes à surveiller, en particulier : panne des appareils électroménagers, dysfonctionnement du système de chauffage, changement des conditions météorologiques, coupure d’électricité, tentative d’intrusion, risque domestique (fuite d’eau ou de gaz, par exemple).

Réactivité

Voici quelques exemples de réactivité des systèmes :
 Le store se roule grâce à un capteur de vent ou de pluie.
 Les volets, côté sud, descendent quand il fait trop chaud.
 L’alimentation d’eau se coupe automatiquement par une électrovanne en cas de détection de fuite.
 Le système d’arrosage se déclenche grâce aux informations fournies par des capteurs d’humidité ou un système de prévision météorologique locale via internet.
 L’intensité de l’éclairage s’adapte à la luminosité extérieure.

Sécurité d’une maison

Anti-intrusion

L’objectif est de mettre en place une série de dispositifs périphériques, périmétriques et intérieurs capables de détecter toute tentative d’intrusion ou de présence.
La détection provoque une série d’actions déterminées mettant en jeu des alarmes sonores, intérieures ou extérieures, ainsi que lumineuses.
La centrale transmet les incidents vers des destinataires (téléphone & centre de télésurveillance)

Risques domestiques

La majorité des accidents de la vie courante sont des accidents domestiques.
Les accidents domestiques représentent 61 % (douze mille morts par an) des accidents de la vie courante. Parmi ces accidents on cite quelques exemples de ces risques : Le Départ d’incendie, le Dégagement de fumées toxiques, ainsi que l’Augmentation de température du congélateur, les inondations, et les fuites de gaz.

Confort d’une maison

Le chauffage et l’éclairage constituent les éléments de base du confort domestique. Les sections qui suivent présentent les fonctionnalités disponibles aujourd’hui dans ces deux domaines.
Nos modes de vie nous éloignent des principes de bon sens appliqués à l’habitat traditionnel et propres à chaque région (orientation des maisons, taille des ouvertures, choix des matériaux, épaisseur des murs, etc.). La réhabilitation de quelques-uns de ces principes couplée à l’intégration de systèmes innovants permet pourtant, sans lourds investissements, de diminuer les coûts d’exploitation des maisons contemporaines tout en améliorant leur confort au quotidien.
À titre d’exemples, les fonctionnalités suivantes peuvent être combinées pour aboutir à des installations satisfaisantes :
 Le réglage par zone
 L’Asservissement du chauffage à l’occupation des pièces
 Modes confort
 Réversibilité
 La programmation quotidienne et hebdomadaire
 Consigne en température
Ainsi la variation d’éclairage : qu’elle soit électrique ou électronique, la variation permet de multiplier les ambiances et d’adapter l’intensité de l’éclairage au besoin du moment.

La domotique au quotidien

Toutes les actions effectuées machinalement peuvent être automatisées et intégrées dans des scénarios préprogrammés (domotique). L’élimination des gestes fastidieux et répétitifs peut nous faire gagner du temps et nous tranquilliser l’esprit.
Le déclenchement de telles séquences peut s’effectuer localement, depuis la maison, ou à distance. Il est possible de les activer au travers de boutons poussoir, de télécommandes, d’écrans tactiles ou à la voix. Les scénarios peuvent aussi être associés à une programmation horaire ou au changement d’un seul geste, et sans descendre de voiture, la lumière s’allume, le système d’alarme se désactive et la porte de garage s’ouvre d’état des détecteurs (baisse de température, vent fort, fuite d’eau, niveau de luminosité, intrusion, etc.).[2]

Avantages et inconvénient de la domotique

Les avantages

L’installation électrique ne nécessite une tension de seulement 2.5V, c’est donc sans danger pour les appareils électriques.
Il devient possible de contrôler la maison à travers de simples commandes.
 Les seules compétences requises pour l’installation se limitent à savoir brancher un appareil sur le secteur.
 Pas cher
 Environnement de programmation clair et simple.
 Multiplateforme : tourne sous Windows, Macintosh et Linux.
 Nombreuses librairies disponibles avec diverses fonctions implémentées.
 Logiciel et matériel open source et extensible.

Les inconvénients

 Peu adapté pour la gestion de plusieurs périphériques en parallèle (contrôle de servos + réception de messages IR ou radio + émission de musique + détection d’obstacles) alors le Pro peller de Parallaxe est plus performant et mieux adapté.
 limité lorsqu’il faut traiter des signaux très brefs.

L’historique de l’Arduino

Un outil important de la domotique est un microprocesseur au nom d’Arduino, qui est très utilisés actuellement, c’est un élément de base en domotique.
Le projet Arduino est issu d’une équipe d’enseignants et d’étudiants de l’école de Design d’Interaction d’Ivrea (Italie). Ils rencontraient un problème majeur à cette période (avant 2003 – 2004) Leur préoccupation se concentra alors sur la réalisation d’un matériel moins cher et plus facile à utiliser, alors ils souhaitaient créer un environnement proche de Processing et pour cela en 2003, Hernando Barragan, pour sa thèse de fin d’études, avait entrepris le développement d’une carte électronique dénommée Wiring, accompagnée d’un environnement de programmation libre et ouvert.
Conçu par une équipe de professeurs et d’étudiants, l’environnement Arduino est particulièrement adapté à la production artistique ainsi qu’au développement de conceptions qui peuvent trouver leurs réalisations dans la production industrielle. Arduino est le nom d’un roi italien, personnage historique de la ville « Arduin d’Ivrée », ou encore un prénom italien masculin qui signifie « l’ami fort ».

Table des matières

Introduction générale 
Chapitre I : Introduction à la domotique
1.1. Introduction
1.2. Domotique
1.2.1. Domaines d’applications de la domotique
1.2.2. Domotique et environnement
1.2.3. Coût de la domotique
1.2.4. Techniques de la domotique
a. La centrale de commande
b. L’écran de contrôle
c. Le pilotage à distance
1.2.5. Fonctionnement des interfaces de contrôle
1.3. La maison intelligente
1.3.1. La maison connectée
1.3.2. Interactivité avec la maison connectée
1.3.3. Mise en réseau des équipements
1.4. Maison évolutive
1.4.1. Evolutivité du câblage
1.5. Maison autonome
1.5.1. Supervision
1.5.2. Réactivité
1.6. Sécurité d’une maison
1.6.1. Anti-intrusion
1.6.2. Risques domestiques
1.7. Confort d’une maison
1.8. La domotique au quotidien
1.9. Avantages et inconvénients de la domotique
a. Les avantages
b. Les inconvénients
1.10. L’historique de l’Arduino
1.11. Définition de l’Arduino
1.11.1. Les gammes de la carte Arduino
1.11.2. Avantages de la carte Arduino UNO
1.11.3. La constitution de la carte Arduino UNO
a. Partie matérielle
b. Structure générale du programme (IDE Arduino)
1.12. Le programme Arduino
1.12.1. Structure du programme
1.13. Les avantages et les inconvénients de la carte Arduino
a. Les avantages
b. Les inconvénients
1.14. Conclusion
Chapitre II : Applications d’Arduino
2.1. Introduction
2.2 Principe de fonctionnement
2.3. Photorésistance
2.3.1. Définition
2.3.2. Réalisation du montage
2.3.3. Code complet
2.3.4. Déroulement du programme
2.3.5. Résultat de l’expérimentation
2.4. Capteur de température
2.4.1. Définition
2.4.2. Réalisation du montage
2.4.3. Résultat de l’expérimentation
2.5. Les servomoteurs
2.5.1. Fonctionnement d’un servomoteur
2.5.2. Partie programmation
2.5.3. Montage
2.6. Conclusion
Chapitre III : Réalisation d’une maison intelligente
3.1. Introduction
3.2. Réalisation d’une maison communicante pour prévention de feu
3.3. Réalisation du montage
3.4. Résultat de l’expérimentation
3.5. Conclusion
Conclusion générale 
Bibliographie

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