Frédéric Blanc » Capteurs Repartis V3.0

h1. Capteurs Répartis

!clipboard-202405171242-z19gd.png!

Le développement de ce projet a débuté dans les années 2010, pour permettre de faire de la télémétrie a base d'un système ouvert. A l'époque, des choix technologique on été fait, mais aujourd'hui il sont dépassé. Une nouvelle réflexion est ouverte pour intégrer les technologie des années 2020. Il remplis encore son travail, une centaine de capteur sont déployé depuis une dizaine d'années.

Ces capteurs sont capable de faire une grand nombre de mesure(SHT température,humidité; tout ou rien, analogique, réseau électrique, réseau de chauffage ...).

{{toc}}

h2. Les capteurs répartis selon ChatGPT

Les capteurs répartis (ou réseaux de capteurs répartis) sont des systèmes constitués de nombreux capteurs distribués spatialement pour collecter des données sur une grande surface ou dans un volume spécifique. Ils sont largement utilisés dans divers domaines pour surveiller, détecter et collecter des informations en temps réel. Voici une vue d'ensemble des principaux aspects des capteurs répartis :

h3. Caractéristiques des Capteurs Répartis

h4. Distribution Spatiale :

Les capteurs sont placés à des emplacements stratégiques pour couvrir une zone géographique spécifique.

La distribution peut être régulière (grille) ou irrégulière, selon les besoins de l'application.

h4. Communication :

Les capteurs peuvent communiquer entre eux et avec une station centrale, souvent via des réseaux sans fil.

Les protocoles de communication doivent être robustes et économes en énergie.

h4. Autonomie :

Les capteurs doivent souvent fonctionner sur des batteries ou des sources d'énergie renouvelables.

La gestion de l'énergie est cruciale pour prolonger la durée de vie du réseau.

h4. Traitement de Données :

Les données collectées peuvent être pré-traitées localement avant d'être transmises.

Les techniques de traitement distribué permettent de réduire la quantité de données à envoyer et de prolonger la durée de vie du réseau.

h4. Fiabilité et Redondance :

Les réseaux de capteurs doivent être résilients face aux pannes de certains capteurs.

La redondance permet d'assurer la continuité de la surveillance même si certains capteurs échouent.

Applications des Capteurs Répartis

h4. Surveillance Environnementale :

Surveillance de la qualité de l'air et de l'eau, suivi des conditions météorologiques.

Détection précoce des incendies de forêt ou des glissements de terrain.

h4. Agriculture de Précision :

Surveillance des conditions du sol et des cultures.

Optimisation de l'irrigation et de l'utilisation des engrais.

h4. Santé et Bien-être :

Surveillance des patients à distance.

Collecte de données pour les études épidémiologiques.

h4. Sécurité et Défense :

Surveillance des infrastructures critiques (ponts, barrages, pipelines).

Détection des intrusions et des mouvements suspects.

h4. Applications Industrielles :

Surveillance des machines et des processus industriels.

Maintenance prédictive pour prévenir les pannes.

h3. Défis et Perspectives

h4. Énergie :

Développement de technologies de gestion de l'énergie plus efficaces.

Utilisation de l'énergie solaire ou des vibrations pour recharger les capteurs.

h4. Traitement des Données :

Amélioration des algorithmes de traitement distribué pour réduire la charge de communication.

Utilisation de l'intelligence artificielle pour analyser les données en temps réel.

h4. Sécurité :

Protection des réseaux de capteurs contre les cyberattaques.

Mise en place de protocoles de communication sécurisés.

h4. Interopérabilité :

Développement de standards pour permettre l'intégration de capteurs de différents fabricants.

Faciliter l'interopérabilité entre les différents systèmes de capteurs.

h2. Interface WEB

h3. ancienne version (utilisation interne seulement)

*Gestion*

http://caire.laas.fr/capteurs/BF/gestion_bdd_capteurs/modif_bdd.php

*Interface*

http://caire.laas.fr/capteurs/BF/projet_capteurs/projet_capteurs.php

ancien Wiki

https://wiki.laas.fr/adream/Projet%20Capteurs%20R%C3%A9partis%20%282I%29

h2. Media de Communication

h3. Ethernet

Liaison filaire, avec possibilité d'utiliser une alimentation fantôme POE IEEE 802.3af

https://fr.wikipedia.org/wiki/Alimentation_%C3%A9lectrique_par_c%C3%A2ble_Ethernet

h3. Wifi

Liaison sans fil, compatible avec la plupart des installation dans un bâtiment, demande une alimentation.

L'alimentation peut être externe, ou sur batterie.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi

h3. Bluetooth

Liaison sans fil, très courte porté.

L'alimentation peut être externe, ou sur batterie.

Le protocole Bluetooth 5.0 LE semble intéressant pour faire des capteur portable sans fil.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

h3. LoRa

Liaison sans fil, très moyene porté.

L'alimentation peut être externe, ou sur batterie.

Le protocole LORA semble intéressant pour faire des capteur sans fil pour une utilisation outdoor.

il existe 2 systèmes d'administration 

LoRa

LoRaWAN

https://fr.wikipedia.org/wiki/LoRaWAN

h3. ZigBee

Liaison sans fil, très courte porté.

L'alimentation peut être externe, ou sur batterie.

Le protocole ZigBee semble intéressant pour faire des capteur portable sans fil.

https://fr.wikipedia.org/wiki/ZigBee

h3. 5G

Applications de l'IoT améliorées par la 5G

Villes Intelligentes : La 5G permet une gestion plus efficace des infrastructures urbaines grâce à des capteurs répartis pour surveiller et contrôler l'éclairage, le trafic, la qualité de l'air, la gestion des déchets, etc.

Santé Connectée : Les dispositifs médicaux IoT peuvent transmettre des données en temps réel aux professionnels de santé, permettant une surveillance continue et des interventions rapides.

Industrie 4.0 : Les usines intelligentes utilisent des capteurs IoT pour surveiller et optimiser les processus de production, avec des temps de réponse quasi immédiats grâce à la 5G.

Transports : Les véhicules autonomes et les systèmes de gestion du trafic peuvent bénéficier de la faible latence et de la haute fiabilité de la 5G pour améliorer la sécurité et l'efficacité.

Conclusion

L'intégration de la 5G avec l'IoT promet de transformer de nombreux secteurs en rendant possible des applications auparavant limitées par les capacités des réseaux. La combinaison de ces technologies ouvre la voie à une connectivité omniprésente et à une automatisation avancée, rendant les systèmes plus intelligents, plus réactifs et plus efficients.

https://fr.wikipedia.org/wiki/5G_pour_l%27Internet_des_objets

h2. µControleur  SOC & Module

h3. ESP32

h4. ESP32 série S

cœur Xtensa® 32-bit

!clipboard-202309281115-jian6.png!

version wifi Europe

ESP32-WROOM-32UE-N16

 N° Mouser :

356-ESP32WRM32UE28UH

h5. Ethernet

!clipboard-202310191356-ypjyd.png!

!clipboard-202310190958-ahth3.png!

!clipboard-202309281511-ugi3v.jpg!

https://pcbartists.com/design/embedded/esp32-ethernet-phy-schematic-design/

PHY chip LAN8720

 Référence Mouser

579-LAN8720ACPABC

Cartes filles et cartes OEM LAN8720 Daughter Brd

 Fab. Numéro de référence

AC320004-3

Référence Mouser

579-AC320004-3 

liste PHY compatible

!clipboard-202309281545-ymglx.png!

LAN8720

TLK110

RTL8201

DP83848

DM9051

h4. ESP32 série C

cœur 32-bit RISC-V

module ESP32-C6-WROOM-1U 

https://www.espressif.com/en/products/socs/esp32

h4. Firmware

h5. ESPEasy MEGA

Le firmware ESP Easy peut être utilisé pour transformer le module ESP en un capteur multifonction simplez. La configuration de l'ESP Easy est entièrement basée sur le Web, donc une fois le micrologiciel chargé, vous n'avez besoin d'aucun autre outil qu'un navigateur Web commun.

ESP Easy offre également des fonctions d'actionneur de « bas niveau » limitées.

Le projet ESP Easy est géré par l'équipe principale de TD-er et Grovkillen. TD-er étant le responsable du backend et Grovkillen étant le responsable du frontend. Cependant, nous approfondissons tous les deux les domaines de responsabilité de chacun au quotidien.

En plus de nous, nous avons environ 100 bénévoles qui nous aident à maintenir et améliorer le code source.

!clipboard-202405171047-n7rs7.png!

https://espeasy.readthedocs.io/en/latest/index.html

h5. uPyEasy STM32 et ESP

!clipboard-202405171117-bjvxh.png!

uPyEasy vous permet de transformer un module ESP ou STM32 en un capteur et un dispositif de commutation multifonctions. La configuration d'uPyEasy est basée sur le Web. Cela signifie qu'une fois le firmware chargé, la configuration de l'appareil peut être effectuée avec un navigateur Web. De nouveaux capteurs peuvent être ajoutés à la volée ainsi que la configuration de votre solution domotique.

https://github.com/letscontrolit/uPyEasy

h5. Tasmota ESP devices

!clipboard-202405171118-gekod.png!

Open source firmware for ESP devices

Contrôle local total avec configuration et mises à jour rapides. Contrôlez via MQTT, Web UI, HTTP ou série. Automatisez à l'aide de minuteries, de règles ou de scripts. Intégration avec des solutions domotiques. Incroyablement extensible et flexible.

https://tasmota.github.io

h5. Mbed ARM devices

!clipboard-202405171113-nvrrc.png!

Développement rapide d'appareils IoT

Mbed vous offre un système d'exploitation IoT open source gratuit avec connectivité, sécurité, stockage, gestion des appareils et apprentissage automatique. Créez votre prochain produit avec des outils de développement gratuits, des milliers d'exemples de code et la prise en charge de centaines de cartes de développement de microcontrôleurs.

https://os.mbed.com/

h2. IIoT Internet_industriel_des_objets

L'Internet industriel des objets, ou en anglais « Industrial Internet of Things (IIoT) », est l'application des technologies de l'internet et de l'internet des objets au domaine industriel pour interconnecter au sein d'architectures géodistribuées les capteurs, les équipements industriels intelligents et les systèmes informatiques. 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Internet_industriel_des_objets

h3. modèle de référence Purdue

!clipboard-202407251052-unlxx.png!

Le modèle de référence Purdue, tel qu'adopté par la norme ISA-99, est un modèle de segmentation des réseaux de systèmes de contrôle industriel (ICS) qui définit six couches au sein de ces réseaux, les composants présents dans les couches et les contrôles des limites logiques du réseau pour sécuriser ces réseaux.

h2. Capteurs

h3. OneWire

MAX14591 Logic-Level Translator

MAX31850 The Grove - 1-Wire Thermocouple Amplifier

https://wiki.seeedstudio.com/Grove-1-Wire_Thermocouple_Amplifier-MAX31850K/

N° Mouser :

713-101020555

N° de fab. :

101020555

Fab. :

Seeed Studio

RJ11 6C/6P OneWire Cable FCC68 GC5044 noir 6C 26 AWG

| PIN | COULEUR | SIGNAL | DESCRIPTION |

| 1 | BLANC | +5VDC | ALIM 5V DC |

| 2 | NOIR | GND | Masse |

| 3 | ROUGE | OW | Signal OneWire |

| 4 | VERT | GND | Masse |

| 5 | JAUNE | GND | Masse |

| 6 | BLEU | NC | NC |