Maison intelligente et application domotique

Mémoire de DIPET 1 En informatique

Medjo Medjo Junior Alifa
12 Mai 2020

Dédicace

I

je dédie ce modeste travail à :

Ma chère Mère, mon cher père et mes soeurs pour leur soutien, affection et amour, leur confiance et patience et pour leurs sacrifices infinis. Que Dieu les garde et les protège.

Mes amis, qui représentent pour moi tout le sens de la sincérité et de la fidélité, avec qui j'ai passé des moments inoubliables. Je vous souhaite plein de bonheur

Remerciements

II

Aucune oeuvre humaine ne peut prétendre atteindre son but et encore moins ses aspirations sans le concours des autres. C'est pourquoi nous tenons à remercier:

-- Dieu tout puissant pour nous avoir donné la force et la patience pour mener à bien ce projet;

-- Le Professeur Ndjankomo Salomé Essiane pour nous avoir permis de suivre une formation de qualité au sein de l'institution dont elle est à la tête;

-- Dr Olle Olle Daniel pour conseils et sa disponibilité en toutes circonstances;

-- M. Medzo pour le soutien et ses conseils dans les moments difficiles;

-- Mme Habibatou Mindja pour sa générosité et ses actions;

-- Toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à l'élaboration de ce travail.

III

Table des matières

Dédicace I

Remerciements II

Liste des abréviations XI

Résumé XII

Abstract XIII

1	Introduction Générale		1
	1.1	Contexte du cadre du travail	1
		1.1.1 Contexte social	1
		1.1.2 Contexte scientifique	1
		1.1.3 Contexte académique	2
	1.2	Problématique (Questions de recherche)	2
	1.3	Objectifs	3
		1.3.1 Objectif général	3
		1.3.2 Objectifs spécifiques	3
	1.4	Méthodologie	4
2	Etat de l'art		5
	Introduction		5
	2.1	Les normes des installations électriques	5
		2.1.1 La norme NF C 15-100 : installation électrique à basse tension	5
		2.1.2 Le Guide UTE C90-483-1 et 2 : câblage résidentiel des réseaux de communi-
		cation sur paires symétriques et câble coaxial	6
	2.2	Généralité sur la domotique	7

IV

2.2.1 Définition 7

2.2.2 Les fonctions de la domotique 8

La fonction de sécurité 8

La fonction de surveillance 9

La fonction de gestion d'énergie 9

La fonction de scénarisation 9

La fonction de communication 10

La fonction de confort 10

2.2.3 Les supports de transmission 10

a)Les courants porteurs 11

b)Les réseaux sans fil 12

c)Les réseaux filaires 13

d)Choix d'une technologie 13

2.3 Conclusion 14

Conclusion 14

3 Conception de l'application mobile 15

Introduction 15

3.1 Etude des technologies mobiles pour Smartphone 15

3.1.1 Notion d'application mobile 15

3.1.2 Les systèmes d'exploitation mobiles 16

a) Android OS 16

b) IOS OS 16

c) Windows OS 17

d) Blackberry OS 17

e) Symbian et Java OS 18

3.1.3 Statistiques sur la popularité des Systèmes d'exploitation mobiles 18

3.2 Analyse et modélisation du système 20

3.2.1 Spécification des besoins 20

i. Les besoins fonctionnels 20

ii. Les besoins non fonctionnels 21

3.2.2 Méthodologie et approche 21

3.2.2.1 Présentation de UML 22

V

3.2.2.2 Les atouts de UML 23

3.2.3 Diagramme de classe 23

3.2.4 Le diagramme de cas d'utilisation 25

3.3 Conception 32

3.3.1 Diagrammes de séquences 32

3.3.2 Diagrammes d'activités 38

Conclusion 43

4 Construction du prototype 44

Introduction 44

4.1 Cahier de charges 44

4.1.1 Schéma architectural 44

4.1.2 Fonctionnalités mises en avant 45

4.2 Synoptique du système 46

4.2.1 Schéma synoptique 46

4.2.2 Explication du fonctionnement 46

4.3 Choix et description des composants 48

4.3.1 Choix des composantes 48

4.3.2 Schéma de fonctionnement 58

4.4 Liste du matériel 59

Conclusion 60

5 Réalisation du système domotique 61

Introduction 61

5.1 Choix technique 61

5.1.1 Power AMC 61

5.1.2 Fritzing 62

5.1.3 Arduino IDE 62

5.1.4 App Inventor 64

5.1.5 Adobe Photoshop CS6 66

5.1.6 TinyBD 66

5.2 Programmation 66

5.2.1 Éclairage par détection de présence 67

5.2.2 Éclairage par commande téléphonique 68

VI

5.2.3 Éclairage crépusculaire 69

5.2.4 Ouverture/fermeture par détection de présence 70

5.2.5 Régulation de la température 71

5.2.6 Détection de gaz/ fumée 72

5.3 Réalisation 72

5.3.1 Prototype monté 72

5.3.2 Tests 73

Conclusion 77

Conclusion générale 79

Annexes 80

Annexe 1 : Brochage de la carte arduino Méga 80

Annexe 2 : Code source Arduino des fonctions 81

Annexe 3 : Programme des blocs de l'application Android 83

VII

Table des figures

2.1 Les intérêts de la domotique 8

2.2 Les courants porteurs de ligne 11

2.3 La transmission sans fil 12

3.1 Android OS bot 16

3.2 Iphone Operating System 17

3.3 Windows operating System 17

3.4 Blackberry operating System 18

3.5 Symbian & Java OS 18

3.6 Ventes comparées 2012/2014 de Smartphones par OS selon Statista.com 19

3.7 Parts du marché des systèmes d'exploitation mobile en Avril 2020 19

3.8 Parts du marché des systèmes d'exploitation Android et Windows de 2012 à 2017 . 20

3.9 Principe des 14 diagrames UML version 2.4 23

3.10 Diagramme de classe du système. 24

3.11 Diagramme de cas d'utilisation général du système 26

3.12 Diagramme de cas d'utilisation « gérer les lampes/leds » 27

3.13 Diagramme de cas d'utilisation: « consulter température» 28

3.14 Diagramme de cas d'utilisation: « gérer la ventilation» 29

3.15 Diagramme de cas d'utilisation: « Notifier utilisateur» 31

3.16 Diagramme de séquence: « s'authentifier» 33

3.17 Diagramme de séquence: « se connecter» 34

3.18 Diagramme de séquence: « allumer les lampes» 35

3.19 Diagramme de séquence: « ajouter compte» 36

3.20 Diagramme de séquence: «Supprimer compte» 37

3.21 Diagramme de séquence: « Consulter température» 37

3.22 Diagramme de séquence: « Notifier utilisateur» 38

VIII

3.23 Diagramme d'activité: « S'authentifier» 39

3.24 Diagramme d'activité: « Se connecter» 40

3.25 Diagramme d'activité: « Allumer la lampe» 41

3.26 Diagramme d'activité: « Ajouter les comptes» 42

3.27 Diagramme d'activité: « Supprimer les comptes» 43

4.1 plan architectural du domicile 44

4.2 Synoptique du système domotique 46

4.3 Parties d'une carte Arduino Méga 49

4.4 Module GSM SIM 800l 50

4.5 Le module LDR 51

4.6 Capteur ultrason HC-SR04 52

4.7 principe de la PIR HC-SRO5» 52

4.8 PIR HC-501 53

4.9 capteur analogique de gaz MQ2 53

4.10 capteur de température t d'humidité DHT11 54

4.11 le piezzo buzzer 55

4.12 Afficheur LCD avec interface L2C 55

4.13 Module Bluetooth HC 06 56

4.14 Ventilateur DC 12 volts 57

4.15 module relais 57

4.16 Adaptateur 12 volts 58

4.17 schéma de principe de fonctionnement du système.» 58

5.1 Sybase Power AMC 61

5.2 le logiciel Fritzing 62

5.3 Arduino IDE 62

5.4 Interface Arduino IDE 63

5.5 APP INVENTOR by Massachussetts Institute of Technology 64

5.6 interface de design 65

5.7 interface de création des bloc 65

5.8 Adobe Photoshop CS6 66

5.9 Adobe Photoshop CS6 66

5.10 organigramme de l'éclairage par détection de présence 67

IX

5.11 organigramme de l'éclairage par téléphone 68

5.12 organigramme de l'éclairage crépusculaire 69

5.13 organigramme de l'ouverture/fermeture via la détection de présence 70

5.14 organigramme de la régulation de la température 71

5.15 organigramme de Détection de gaz/ fumée 72

5.16 Maquette de la maison intelligente alimentée. 73

5.17 Maquette de la maison intelligente 73

5.18 Interface d'authentification de l'application mobile smart home 73

5.19 page "Menu" logiciel Smart Home V2 74

5.20 Interface des appareils Bluetooth disponibles 74

5.21 La page "Éclairage" du logiciel Smart Home V2 75

5.22 La page Température" de l'application Smart Home V2 76

5.23 La page "Ventilation" du logiciel Smart Home V2 76

5.24 Interface d'administration de Smart Home V2 77

5.25 Option d'ajout d'un compte 77

5.26 le brochage de la carte arduino 80

5.27 bloc de l'interface s'authentifier 84

5.28 bloc de l'interface s'authentifier suite 84

5.29 bloc de l'interface Eclairage 85

5.30 bloc de l'interface Ventilation 86

X

Liste des tableaux

2.1	Les technologies filaires	13
2.2	Les technologie sans fil	14
3.1	Répartition des rôles entre acteurs	25
3.2	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les leds	27
3.3	Fiche de description du cas d'utilisation : consulter température	28
3.4	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer la ventilation	29
3.5	Fiche de description du cas d'utilisation : gérer les comptes	30
3.6	Fiche de description du cas d'utilisation : notifier utilisateur	31
4.1	Tableau comparatif des différentes cartes arduino	48
4.2	Liste du matériel utilisé	59

XI

Liste des abréviations

ENSET Ecole Normale Supérieure d'Enseignement Technique

HAL Home Automed Living

DIPET-1 Diplome de Professeur de l'Enseignement Technique de Premier Cycle

CETIC Collège d'Enseignement Technique Industriel er commercial

ICT Information and Communication Technologies

WC Water Closet

DSL Digital suscriber Line

RJ 45 Registered Jack du standard 45

UML Unified Modeling Language

MERISE Méthode d'Étude et de Réalisation Informatique pour les Systèmes d'Entreprise

LDR Light Dependent Resistor

OCDE Organisation de Coopération et de Développement Économique

USB Universal Serial Bus

GSM Global System for Mobile Communication

Résumé

XII

Ce document rédigé avec Latex présente le contexte, le fonctionnement, les phases de conception et la réalisation de notre système de contrôle et gestion d'une maison intelligente via une application Android. Il a été pensé pour réduire la consommation énergétique dans les habitations, garantir une meilleure sécurisation de celles-ci et augmenter le confort de l'Homme en leur sein. Le système répond également au souci d'accessibilité aux appareils électroniques des personnes à mobilité réduite ( gens en situation de handicap ou de maladie). Son habileté à notifier l'utilisateur en temps réel et l'association de commandes physiques et d'un smartphone sont des caractéristiques qui le démarque des autres systèmes domotiques existant. Ce travail envisage également quelques perspectives de recherche liée à la gestion de l'énergie grâce à la domotique dans les domiciles telles que l'utilisation des panneaux solaires pour l'alimentation et d'internet pour les commandes.