Qualit`Eau : Système de gestion automatisée de la qualité de l`eau

Transcription

Qualit’Eau : Système de gestion automatisée de la
qualité de l’eau des piscines privées
Rapport de projet – version finale
présenté à
Robert Bergevin et Éric Poulin
par
Équipe 04 — Groupe Expert Conseil Blue-Stream
matricule
nom
signature
909 272 477
Clotioloman, Yeo
111 086 021
Gueye, Elhadji Moussa
111 079 073
Imad, Ammor
111 047 354
Néron, Jean-Michel
111 068 319
Turgeon, Philippe
Université Laval
18 avril 2014
Historique des versions
version
1.0
date
5 février 2014
5 février 2014
1.1
11 février 2014
1.2
1.3
20 mars 2014
30 mars 2014
description
Création du document
Mise en forme de la page titre, du chapitre 1 : introduction et
du chapitre 2 : description.
Ajout de la section chapitre 3 : Besoins et Objectifs et
chapitre 4 : Cahier des charges.
Mise place de l’analyse de faisabilité.
Mise place de l’analyse des concepts.
Table des matières
Table des figures
v
Liste des tableaux
vi
1 Introduction
1
2 Description
2
3 Besoins et Objectifs
3.1 Analyse des besoins . . . . . . . . .
3.1.1 Dispositif local . . . . . . .
3.1.2 Centre de gestion . . . . . .
3.1.3 Support aux techniciens . .
3.1.4 Interactions avec utilisateurs
3.1.5 Besoins supplémentaires . .
3.2 Analyse des Objectifs . . . . . . . .
3.2.1 Automatiser l’entretien . . .
3.2.2 Centraliser les données . . .
3.2.3 Supporter les techniciens . .
3.2.4 Fournir service clients . . .
3.2.5 Minimiser coûts . . . . . . .
3.3 Hiérarchisation des objectifs . . . .
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4 Cahier des Charges
4.1 Automatisation de l’entretien d’une piscine . . . . .
4.1.1 Vitesse de transfert des données . . . . . . .
4.1.2 Taille en bit des données transférées . . . . .
4.1.3 Simplicité des interventions des utilisateurs .
4.1.4 Nombre d’entrées/sorties . . . . . . . . . . .
4.1.5 Résolution conversion analogique numérique
4.1.6 Vitesse de mesure entrées . . . . . . . . . .
4.1.7 Exécution d’algorithmes . . . . . . . . . . .
4.1.8 Portabilité du système . . . . . . . . . . . .
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ii
TABLE DES MATIÈRES
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Centralisation des données . . . . . . . . .
4.2.1 Sécurité des données . . . . . . . .
4.2.2 Période d’archivage des données . .
4.2.3 Nombre d’utilisateurs simultanés .
Support aux techniciens . . . . . . . . . .
4.3.1 Réception de consignes du centre .
4.3.2 Accès au système local du client . .
4.3.3 Transmission de la position actuelle
4.3.4 Mesure des temps d’interventions .
Service aux clients . . . . . . . . . . . . .
4.4.1 Compte client . . . . . . . . . . . .
4.4.2 Accès aux données et archives . . .
Coûts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Échéancier . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5 Conceptualisation et analyse de faisabilité
5.1 Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Conceptualisation des solutions . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Exécuter des algorithmes . . . . . . . . . . . .
5.2.1.1 Arduino Pro Mini . . . . . . . . . .
5.2.1.2 Raspberry Pi Model B 512MB RAM
5.2.1.3 C-2000 de TexasInstrument . . . . .
5.2.1.4 Tableau synthèse . . . . . . . . . . .
5.2.2 Conversion numérique analogique . . . . . . .
5.2.2.1 Circuit intégré . . . . . . . . . . . .
5.2.2.2 Réseau de résistances . . . . . . . . .
5.2.2.3 Microcontrôleur . . . . . . . . . . . .
5.2.3 Transférer des données . . . . . . . . . . . . .
5.2.3.1 Sans-Fil WI-FI . . . . . . . . . . . .
5.2.3.2 WiMAX . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3.3 Réseau d’accès large bande ADSL . .
5.2.3.4 Réseau IP/MPLS . . . . . . . . . . .
5.2.4 Centraliser les données . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.1 Mac Pro Serveur . . . . . . . . . . .
5.2.4.2 DELL Power Edge M620 . . . . . . .
5.2.4.3 IBM System x3530 M4 . . . . . . . .
5.2.5 Afficher les données . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.1 Affichage DEL . . . . . . . . . . . .
5.2.5.2 Écran tactile . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.3 Écran et boutons . . . . . . . . . . .
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25
25
26
26
iii
TABLE DES MATIÈRES
5.2.6
5.2.7
5.2.8
5.2.9
5.2.5.4 Tableau synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Support à distance aux techniciens . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.1 Téléphone intelligent . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.2 Tablette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.3 Ordinateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sécuriser les données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7.1 TrueCrypt 6.1a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7.2 KASPERSKY TOTAL SECURITY FOR BUSINESS
5.2.7.3 Compagnie Niveau3 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Archiver les données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.8.1 Serveurs de données . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.8.2 EMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.8.3 LaCie 5big NAS Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Interface du client . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.9.1 Twitter Bootstrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.9.2 Module de gestion PHP . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.9.3 02Web Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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6 Étude préliminaire
6.1 Plan d’analyse des concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Élaboration et évaluation des concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 Concept 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.1 Exécuter des algorithmes : Arduino Pro Mini . . . . . .
6.2.1.2 Conversion numérique Analogique : Microcontrôleur . .
6.2.1.3 Transfert des données : WI-FI . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.4 Centraliser les données : Mac Pro Serveur . . . . . . . .
6.2.1.5 Afficher les données : LCD-B Arduino Shield . . . . . . .
6.2.1.6 Support à distance aux techniciens : Samsung Galaxy S4
6.2.1.7 Sécuriser les données : Niveau 3 . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.8 Archiver les données : Mac Pro Serveur . . . . . . . . . .
6.2.1.9 Interface du client : 02Web . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Concept 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.1 Exécuter des algorithmes : Arduino Pro Mini . . . . . .
6.2.2.2 Conversion numérique : Microcontrôleur . . . . . . . . .
6.2.2.3 Transférer des données : Sans-Fil WI-FI . . . . . . . . .
6.2.2.4 Centraliser les données : Mac Pro Serveur . . . . . . . .
6.2.2.5 Afficher les données : Écran et boutons . . . . . . . . . .
6.2.2.6 Gestion des techniciens : Téléphone intelligent . . . . . .
6.2.2.7 Sécuriser les données : TrueCrypt 6.1a . . . . . . . . . .
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43
43
43
iv
TABLE DES MATIÈRES
6.2.3
6.2.2.8
6.2.2.9
Concept
6.2.3.1
6.2.3.2
6.2.3.3
6.2.3.4
6.2.3.5
6.2.3.6
6.2.3.7
6.2.3.8
6.2.3.9
Archiver les données : LaCie 5big NAS Pro
Interface Client :Twitter Bootstrap . . . . .
3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exécuter des algorithmes : Raspberry Pi .
Conversion numérique : Circuit intégré . . .
Transférer des données : . . . . . . . . . . .
Centraliser les données : . . . . . . . . . . .
Afficher les données : . . . . . . . . . . . . .
Gestion des techniciens : . . . . . . . . . . .
Sécuriser les données : . . . . . . . . . . . .
Archiver les données : . . . . . . . . . . . .
Interface Client : . . . . . . . . . . . . . . .
7 Concept Retenu
7.1 Matrice de décision . . . . . .
7.2 Interprétation des résultats . .
7.3 Description du concept choisi
7.4 Conclusion . . . . . . . . . . .
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51
Bibliographie
52
A Liste des sigles et des acronymes
59
B Conversation avec IBM
60
Table des figures
3.1
Organigramme des objectifs du projet Qualit’Eau . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.1
Maison de la qualité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
5.1
Diagramme fonctionnel du projet Qualit’Eau . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
v
Liste des tableaux
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Évaluation de la simplicité des interventions des utilisateurs
Évaluation de la capacité d’exécution d’algorithmes . . . . .
Évaluation de la sécurité des données . . . . . . . . . . . . .
Évaluation de la réception de consignes du centre . . . . . .
Évaluation de l’accès au système local du client . . . . . . .
Évaluation de la mesure des temps d’interventions . . . . . .
Évaluation du compte client . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Évaluation de l’accès aux données . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau récapitulatif des critères d’évaluation . . . . . . . .
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7
8
9
10
10
11
11
12
13
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
Évaluation de la fonction exécution d’algorithmes . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction exécution d’algorithmes .
Évaluation de la fonction de conversion A/N . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction de conversion N/A . . . .
Évaluation de la fonction transfert des données . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction de transfert des données
Évaluation de la fonction centraliser les données . . . . . . . . .
Synthèse de la centralisation des données . . . . . . . . . . . . .
Évaluation de la fonction afficher les données . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction afficher les données . . .
Évaluation de la fonction gérer les techniciens . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction gestion des techniciens .
Évaluation de la fonction Sécuriser les données . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de la fonction sécuriser les données . . .
Évaluation de l’affichage des données . . . . . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de l’affichage des données . . . . . . . .
Évaluation de l’interface client . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’évaluation de l’interface client . . . . . . . . . . .
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16
18
19
20
21
23
23
25
25
27
27
29
30
31
31
33
33
35
6.1
6.2
Plan de développement des concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau synthèse des résultats des calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
39
7.1
Tableau matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
vi
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.
Chapitre 1
Introduction
Le niveau de vie actuel de la société nord-américaine est rendu à un point tel que les
individus possèdent un calendrier surchargé. On a tendance à négliger certaines tâches quotidiennes telles que l’entretien ménager ou la cuisine. Les avancées technologiques modernes
permettraient des solutions pour accomplir certaines de ces obligations. Parmi elles, l’entretien des piscines domestiques est une obligation qu’on aimerait déléguer en raison du temps
à investir régulièrement et de sa complexité.
Le client, l’entreprise Éco-Piscines de Lévis, fait appel à notre équipe d’experts-conseil
Blue-Stream afin de développer le projet Qualit’Eau. Notre mandat est d’étudier la conception
d’un système qui permet la gestion automatique des piscines pour offrir une eau de qualité
tout en respectant une orientation du développement durable.
Notre équipe fournit dans ce rapport les six points importants suivants : une courte description du problème, suivi des besoins et objectifs visés par le projet, un cahier des charges,
la conceptualisation et l’analyse de faisabilité, l’étude préliminaire et une présentation du
concept retenu.
1
Chapitre 2
Description
L’entreprise Éco-Piscines spécialisée dans la vente, l’installation et l’entretien de piscines
privées nous soumet un projet qui consiste à réaliser un système de gestion performant des
piscines à un tarif concurrentiel pour sa clientèle. Éco-Piscines désire un système de contrôle
automatisé de la qualité d’eau des piscines privées se basant sur le taux de chlore, la température de l’eau, la quantité d’eau dans les piscines, etc. Les mesures de ces paramètres doivent
constituer une base de données centralisée pour permettre leur analyse par l’entreprise et
les intervenants sur le terrain. Notre système de gestion de piscines privées doit donc permettre aux techniciens de consulter ces données à l’aide d’appareils électroniques portables.
Ils peuvent ainsi recueillir à distance ces données, quelle que soit leur localisation, en vue
de mettre en place les horaires d’entretien et intervenir en cas d’urgence. D’autre part, ÉcoPiscines désire mettre à la disposition des clients un système local de contrôle de certains
paramètres comme la température ou la quantité de l’eau. De plus, notre système de gestion
des piscines doit répondre aux exigences d’économie d’énergie et aux normes écologiques.
Enfin le système de gestion automatisé des piscines privées doit permettre aux clients d’avoir
accès à l’aide de leurs appareils électroniques aux statistiques de leur piscine en temps réel. Ils
peuvent ainsi accéder au calendrier à venir, afin de le modifier le cas échéant et/ou effectuer
le paiement de leurs factures.
2
Chapitre 3
Besoins et Objectifs
3.1
Analyse des besoins
Lors de sa présentation, le client a émis un ensemble de besoins sur lesquels notre groupe
Expert Conseil Blue-Stream devra se baser pour mener à terme le projet Qualit’Eau.
3.1.1
Dispositif local
Premièrement, un dispositif de commande local doit permettre de contrôler différents
paramètres en utilisant au minimum 12 signaux analogiques entrées/sorties dans l’intervalle
1-5 volts avec une résolution minimale de 0.015 volts et à une fréquence d’échantillonnage
minimale de 1 Hertz. Ainsi ces signaux doivent permettre de mesurer et commander différents
paramètres de la piscine. Des connecteurs doivent être utilisés pour le raccordement.
Le dispositif local de commande est un boîtier extérieur d’un volume maximal de 0.04
m3 capable d’être remisé et d’exécuter des algorithmes de commande. Ce boîtier doit avoir
une interface qui affiche les variables relatives à l’état actuel de la piscine et permettre la
saisie de consignes par l’usager. Le transfert des informations vers le centre de gestion doit
respecter une fréquence minimale de 0.2 Hertz et ces informations sont les variables mesurées,
les variables de commandes et les consignes.
Enfin les techniciens doivent avoir accès au dispositif local de commande pour le paramétrage, la mise à jour, etc.
3.1.2
Centre de gestion
Un centre de gestion des données doit permettre l’archivage sur une période de 5 ans ou
plus, des données des utilisateurs telles que les variables mesurées, les variables de commande
et les consignes. Ainsi le centre de gestion permettra de faire des calculs et la compilation des
statistiques qui permettront la planification des interventions, la transmission des directives
aux techniciens et la gestion des stocks.
3
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
3.1.3
4
Support aux techniciens
Pour renforcer l’efficacité des interventions, les techniciens doivent avoir accès au centre
de gestion via un appareil mobile. Cela permet la réception des directives transmises par le
centre de gestion et avoir accès au centre de gestion pour consulter les données et documenter
les interventions. Ceux-ci doivent avoir accès au système local dans le but de modifier le
paramétrage. Aussi, une localisation des techniciens avec une précision minimale de 50 mètres
et une comptabilisation du temps des interventions doivent être possibles.
3.1.4
Interactions avec utilisateurs
Le dispositif local de commande doit permettre la modification des consignes par l’utilisateur pour la piscine. De plus, un accès au centre de gestion pour les utilisateurs doit
permettre de visualiser les données en temps-réel et archivées via une plate-forme mobile. Il
faut également que l’utilisateur puisse saisir ses périodes d’absence, consulter son dossier et
faire des paiements par carte de crédit.
3.1.5
Besoins supplémentaires
De plus, notre système doit avoir une capacité de 200 utilisateurs simultanés consultant
les informations centralisées. La disponibilité du système doit être maximisée ainsi que sa
sécurité. Pour finir, le système doit être livré au plus tard le 31 janvier 2015 à un coût de
revient maximal sur 5 ans de 750$ par dispositif.
3.2
Analyse des Objectifs
Selon les besoins du client, l’entreprise Éco-Piscines, il est possible d’émettre l’ensemble
des objectifs suivants (voir 3.1) : automatiser l’entretien d’une piscine , centraliser les données,
supporter les techniciens, fournir un service aux clients et minimiser les coûts.
3.2.1
Automatiser l’entretien
Il est nécessaire d’automatiser l’entretien d’une piscine et minimiser les interventions des
utilisateurs. Notre système local installé à même la piscine doit pouvoir transférer les données
recueillies vers un centre de gestion. Les sorties devront être influencées par les entrées du
système. Il faut aussi permettre une gestion optimale des ressources à l’aide d’une plateforme
qui supporte l’exécution d’un algorithme. Pour permettre le remisage du système en hiver il
est nécessaire de rendre le système portable et mobile en plus de permettre un accès local
aux paramètres du système local par les techniciens.
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
3.2.2
5
Centraliser les données
L’objectif de centraliser les données des piscines inclut la sécurisation des données, un
accès qui limite l’accès à certaines informations. De plus, le système doit archiver les données
des utilisateurs, ce qui inclut une possibilité d’accumuler un certain volume d’information et
rendre ces données accessibles.
3.2.3
Supporter les techniciens
Le système doit permettre aux techniciens de recevoir les consignes provenant du système
de gestion, leur donner un accès au système local et leur fournir un accès aux données du
client. De plus, les objectifs incluent la possibilité de transmettre la position actuelle des
techniciens et de calculer la durée des interventions.
3.2.4
Fournir service clients
Il faut donc fournir un compte pour accéder à leurs paramètres personnels. De plus, il est
nécessaire de donner un accès aux données des particuliers se rapportant aux paramètres de
leur piscine, aux paiements, aux horaires d’entretien, etc.
3.2.5
Minimiser coûts
Enfin, un dernier objectif est de minimiser le coût d’implantation d’un tel système. Il est
nécessaire de réduire le coût du système local implanté près de la piscine, réduire le coût
global du système de gestion et des outils électroniques des techniciens.
3.3
Hiérarchisation des objectifs
Figure 3.1 – Organigramme des objectifs du projet Qualit’Eau
Chapitre 4
Cahier des Charges
Les critères d’évaluation qui utilisés pour comparer différentes solutions sont divisées selon
leurs importances relatives dans le projet. Le principal est l’automatisation de l’entretient
d’une piscine, valant 35%. La centralisation des données occupe le cinquième, ainsi que le
service aux clients (20%). Le support aux techniciens (15%), le service aux clients (17%),
la minimisation des coûts(10%) et l’échéancier (5%) sont les derniers critères étant donnés
qu’ils sont plutôt secondaires dans le projet. Le tableau 4.9 présente les différents critères.
4.1
Automatisation de l’entretien d’une piscine
Pour réduire le travail exigé par l’entretient d’une piscine, il est nécessaire d’automatiser
la gestion de la piscine à l’aide d’un système portable, simple d’utilisation et permettant le
transfert des données. Il est aussi intéressant d’optimiser la gestion des ressources, être rapide
et être précis. Cet aspect principal du projet représente environ le tiers, soit 35 %.
4.1.1
Vitesse de transfert des données
Le transfert de données du système local de la piscine vers le centre de gestion, doit se
faire à une fréquence minimum de 0.2 Hertz. Il faut donc une très bonne communication avec
le centre de gestion qui est évalué selon la formule suivante avec une pondération de 5% :
5v + 1, v ]0, 0.2] Hz
(4.1)
La variable v représente la vitesse de transfert (Hz). Une note de 100 % peut être obtenue
si la fréquence tend vers 0.0. Si la fréquence est supérieure à 0.2 Hertz, la solution est rejetée.
4.1.2
Taille en bit des données transférées
Il faut prévoir l’envoi des 12 variables mesurées, 12 variables de sorties et 12 possibilités
de consignes, donc un minimum de 36 bites d’envoi. Ce critère a une importance de 4%.
b
, b [36, 144] bits
144
6
(4.2)
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
7
Où b représente le nombre de bits. Une note de 100 % peut être obtenue si la capacité
d’envoi en terme de bites est de 144 ou plus. Le minimum est de 36 données (bites).
4.1.3
Simplicité des interventions des utilisateurs
Afin que l’utilisateur puisse modifier certains paramètres simplement et rapidement (température, niveau d’eau, etc), il lui faut comprendre aisément l’interface de paramétrage. L’expérience utilisateur est évaluée avec une pondération de 8% avec le tableau 4.1.
Barème Description
Afficheur très petit, très complexe à paramétrer.
0.00
Interface moyen, nécessite formation ou manuel utilisation.
0.33
Afficheur relativement aisé à comprendre, peu convivial.
0.66
Très facile à comprendre permettant d’intervenir simplement.
1.00
Table 4.1 – Évaluation de la simplicité des interventions des utilisateurs
Un accès très simple d’utilisation permet la meilleure note. Au contraire, le projet est
écarté dans le cas de l’absence d’un interface ou afficheur.
4.1.4
Nombre d’entrées/sorties
Le dispositif doit posséder au minimum 12 entrées et 12 sorties. Ce critère est évalué, avec
une pondération de 4%, selon l’équation :
N − 12
, N [12, 24] entrees sorties
12
(4.3)
Une note maximale est attribué si le dispositif possède 24 entrées et 24 sorties, ce qui
correspond au double de la demande du client. Un minimum de 12 est exigé, sinon le dispositif
proposé est rejeté.
4.1.5
Résolution conversion analogique numérique
Le système doit permettre un contrôle de 12 signaux entrées sorties entre 1-5 V. Le
dispositif doit convertir des signaux analogiques en numérique avec une résolution minimale
de 0.015 volts. Ce critère est évalué, avec une pondération de 4%, comme suit :
−r
+ 0.1, b ]0, 0.015] volts
0.015
(4.4)
Une note de 100 % peut être obtenue si la conversion est optimale (près de 0.000 V). Un
minimum de 0.015 V de résolution r en volt est obligatoire, sinon le dispositif est rejeté.
4.1.6
8
Vitesse de mesure entrées
Le dispositif doit aussi lire les signaux d’entrées à toutes les secondes, au minimum. Ce
critère représentant 3% de la conception finale est évaluée comme suit :
f −1
, f [1, 100] Hz
99
(4.5)
f, la fréquence d’échantillonnage en Hertz. Une lecture qui tend vers 100 Hz permet une
note optimale de 100%. Un minimum d’une fréquence de 1 Hertz est exigé.
4.1.7
Exécution d’algorithmes
Le dispositif local doit exécuter localement les algorithmes liés à la gestion optimale des
ressources, par exemple, l’économie d’eau et d’électricité. La taille de l’algorithme et la vitesse
d’exécution des commandes est donc évalué, avec une pondération de 4%, selon le barème :
Barème Description
Permet d’asservir les sorties en fonction des entrées.
0.00
Permet l’exécution d’algorithmes simples.
0.33
Exécute des algorithmes moyennement complexes.
0.66
Exécute des algorithmes très complexes tel un ordinateur.
1.00
Table 4.2 – Évaluation de la capacité d’exécution d’algorithmes
Un dispositif pouvant faire des calculs complexes obtient une note maximal. Sinon, un
dispositif n’étant pas capable de faire d’algorithme est rejeté.
4.1.8
Portabilité du système
Le dispositif local doit pouvoir être, c’est pourquoi, il doit être portable. Cela implique le
volume occupé par le dispositif. Celui-ci se limiterait à 0.04 m3 . Ce critère est évalué, avec
une pondération de 3%, à l’aide du barème :
a
+ 1, a ]0, 0.04] m3
−0.04
(4.6)
Une note de 100% est attribué si le volume a est près de 0, donc que le dispositif est ultra
portable. Si le volume du dispositif est supérieur à 0.04 m3 , celui-ci est rejeté.
4.2
Centralisation des données
Les données doivent être stockées et permettre l’accès par les utilisateurs, tout en offrant
une sécurité informatique. Ce critère est pondéré à 20 % étant donné son importance cruciale.
4.2.1
9
Sécurité des données
Les données doivent être stockées de manière à assurer un accès à distance exclusif à la
compagnie, aux utilisateurs et aux techniciens. Le système doit prévenir l’intrusion d’intrus
dans le système. Ce critère est pondéré à 3 % et évalue la sécurité selon le tableau 4.3 :
Barème
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
Description
Aucune sécurité, absence de limitations d’accès aux données.
Interface moyen, nécessite formation ou manuel utilisation.
Sécurité minimale limitant l’accès à certaines informations.
Sécurité moyenne limitant l’accès à distance aux données.
Accès sécurisé, permettant de se connecter avec identifiant.
Table 4.3 – Évaluation de la sécurité des données
Une note maximale est atteinte si le système présente une protection infaillible. Dans le
cas de l’absence de sécurité, une note de 0 % est attribuée
4.2.2
Période d’archivage des données
Le système du centre de gestion doit permettre de stocker les données des clients pendant
une période d’au moins cinq ans et les pertes. Ce critère est évalué selon 4.7 (7 %).
D − 5ans
, D [5, 25]annees
(4.7)
20ans
Une note maximale est attribuée pour une durée D de 25 ans ou plus. Une durée de 5
ans permet d’avoir une note minimale, tandis qu’une période inférieure entraine le rejet.
4.2.3
Nombre d’utilisateurs simultanés
Le système doit permettre à l’utilisateur d’accéder aux données des piscines en temps
réel, aux statistiques, etc. Ces informations doivent être accessible à distance dans le but
d’accommoder 200 utilisateurs en même temps, ce qui représente 10 % du projet :
N − 200
, N [200, 2200] personnes
(4.8)
2000
Une cote de 100 % peut être obtenue par une capacité N de 2200 utilisateurs ou plus
simultanés accédant aux données. Une possibilité de 200 utilisateurs entraine une note minimale. Le rejet du concept est causé par un nombre inférieur à 200.
4.3
Support aux techniciens
Un appareil électronique est fourni aux techniciens afin qu’ils puissent accomplir certaines
tâches, comme accéder au centre de gestion ou même accéder au dispositif local. Étant donné
que cet aspect est essentiel, mais secondaire, à la gestion des piscines, il vaut 15 % du projet.
4.3.1
10
Réception de consignes du centre
L’appareil du technicien se doit d’accéder au centre de gestion afin de récupérer les
consignes et/ou horaires de la journée. Donc, il doit être connecté en tout temps pour recevoir
de nouvelles consignes. Une pondération de 5% est attribuée et le barème est le suivant :
Barème Description
Accès lent, peu fiable, peu rapide.
0.00
Accès rapide, mais peu fiable selon localisation.
0.33
Accès rapide et relativement fiable.
0.66
Accès rapide, fiable, permet différents type de communication.
1.00
Table 4.4 – Évaluation de la réception de consignes du centre
Une note de 100% est attribué si l’appareil peut se connecter en tout temps et localisation
au centre de gestion de diverse manières. Celui-ci est rejeté s’il ne permet pas de connection.
4.3.2
Accès au système local du client
L’appareil des techniciens doit être capable de se connecter au système local du client
pour aller chercher des données à l’aide d’une connexion à distance. Ce critère ayant pour
pondération 4% est évalué avec le barème suivant :
Barème Description
Accès à certaines données du client.
0.00
Accès à certains moment aux données
0.33
Accès à toutes les données.
0.66
Accès de différentes façons à toutes les données.
1.00
Table 4.5 – Évaluation de l’accès au système local du client
Une note maximale est attribué s’il permet plus de 2 types de communications. Un minimum d’un moyen de communication est obligatoire, sinon l’appareil est rejeté.
4.3.3
Transmission de la position actuelle
L’appareil doit localiser un technicien avec une incertitude maximale de 50 mètres et
pouvoir transmettre cette position. Ce critère de 3% est évalué de la façon suivante :
1+
−a
, a ]0, 50] m
50
(4.9)
Une note maximale est donnée si l’incertitude a tend vers 0 mètres. La note minimale
correspond à une incertitude de 50 mètres. Si l’incertitude supérieur, l’appareil est rejeté.
4.3.4
11
Mesure des temps d’interventions
L’appareil des techniciens doit être capable de comptabiliser son temps de travail. Ce
critère de 3% est donc évalué à l’aide du barème qualitatif suivant :
Barème Description
Comptabilisation du temps fait manuellement.
0.00
Comptabilise les déplacements automatiquement.
0.33
Comptabilisation du temps d’intervention et déplacements.
0.66
Comptabilise les déplacements, les intervention, les pauses...
1.00
Table 4.6 – Évaluation de la mesure des temps d’interventions
Une cote maximale est attribuée si l’appareil permet la comptabilisation automatique
complète. Si le système ne peut pas comptabiliser, il est rejeté.
4.4
Service aux clients
Le service aux clients représente 17 %, ce qui quantifie l’interface et de l’accessibilité.
4.4.1
Compte client
Le système doit permettre à l’utilisateur d’avoir une interface agréable pour consulter ses
informations, simple, convivial et personnalisé. Cet aspect représente 10 %.
Barème
0.00
0.33
0.66
1.00
Description
L’accès aux données très complexe, très peu conviviale.
Interface moyennement aisée à comprendre.
Interface aisée à comprendre.
Interface simple, très conviviale, personnalisé.
Table 4.7 – Évaluation du compte client
Un accès très simple d’utilisation permet la meilleure note. Au contraire, le projet est
écarté dans le cas de l’absence d’une interface utilisateur.
4.4.2
Accès aux données et archives
Il est aussi important que l’utilisateur aie un accès à ses données pour permettre d’effectuer
des paiements, de modifier des paramètres, etc. Ces données doivent être accessible à distance
sur le plus grand nombre de plateformes possibles. Le barème (7%) est le suivant :
Un accès maximal entraine la meilleure note tandis qu’un accès impossible mène au rejet
de la solution proposée.
Barème
0.00
0.33
0.66
1.00
4.5
12
Description
Accès aux données impossible sur la plupart des plateformes.
Accès à toutes les données sur un support électronique.
Accès sur quelques plateformes mobiles à toutes les données.
Accessibilité maximale aux données sur toutes plateformes.
Table 4.8 – Évaluation de l’accès aux données
Coûts
Le coût total du projet est limité à 750 $ par dispositif local pour une période de 5 ans.
C’est pourquoi ce critère représente 8 % du projet. Ce critère peut être quantifié de la manière
suivante pour chaque unité sur 5 ans :
750 − P
, P ]0, 750] en $
750
(4.10)
Une note maximale est attribuée à un système qui revient à un prix P moindre. Un coût
par unité pour une période de 5 ans supérieur à 750 $ le rejet automatique de la solution.
4.6
Échéancier
Le projet doit être livré au client au plus tard le 31 janvier 2015. Ce critère est pondéré de
5% car l’objectif premier n’est pas la rapidité de livraison, mais qu’une avance sur l’échéancier
bonifie le concept. Le résultat dépend du mois de livraison depuis janvier 2014 :
12 − m
, m [0,12] en mois
12
(4.11)
Où m, le nombre de mois depuis 01/2014 (février 2014 = 1, décembre 2014 = 11). Une
livraison en janvier 2015 donne 0. Le projet est rejeté si la date dépasse 01/2015.
13
Critère d’évaluation
4.1 Automatisation de
l’entretien d’une piscine
4.1.1 Vitesse de transfert des
données
4.1.2 Taille en bit des données
transférées
4.1.3 Simplicité des
interventions des utilisateurs
4.1.4 Nombre d’entrées/sorties
4.1.5 Résolution conversion
analogique numérique
4.1.6 Vitesse de mesure
entrées
4.1.7 Exécution d’algorithmes
4.1.8 Portabilité du système
Pond.
35%
Barème
5%
−5v + 1, v ]0, 0.2] Hz
4.2 Centralisation des données
4.2.1 Sécurité des données
4.2.2 Période d’archivage des
données
4.2.3 Nombre d’utilisateurs
simultanés
4.3 Support aux techniciens
4.3.1 Réception de consignes
du centre
4.3.2 Accès au système local
du client
4.3.3 Transmission de la
position actuelle
4.3.4 Mesure des temps
d’interventions
4.4 Service aux clients
4.4.1 Compte client
4.4.2 Accès aux données et
archives
4.5 Coûts
20%
3%
7%
4.6 Échéancier
5%
4%
Barème qualitatif 4.1.3
4%
4%
N −12
, N [12, 24] E/S
12
−r
+ 0.1, r ]0, 0.015] V
0.015
4%
3%
10%
f −1
,
99
f [1, 100] Hz
D [5, 25] annees
D−5ans
,
20ans
N [200, 2200] pers.
15%
5%
4%
3%
1+
−a
,
50
12
17%
10%
7%
15mV/div
1 Hz
0.04 m3
5 ans
200pers
a ]0, 50] m
3%
8%
0.2 Hz
a
+ 1, a ]0, 0.04] m3
−0.04
N −200
,
2000
Max
b [36, 144] bits
b
,
144
8%
3%
Min
750−P
, P ]0, 750] $
750
12−m
, m [0,12] mois
12
Table 4.9 – Tableau récapitulatif des critères d’évaluation
50 m
750 $
jan/2015
14
CRITÈRES
Permettre une gestion optimale ressources
Asservir les sorties en fonction des entrées
●
● ● □
● ◊ ◊ □
Permettre une portabilité du système
□
Archiver les données des utilisateurs
●
Rendre les données accessibles
□
□
Calculer durée des interventions
●
Fournir un compte client
◊
Donner un accès aux données
□ ◊
□
◊ □
Réduire le coût du système local
Réduire le coût du service de gestion
CONTRAINTES
□ Corrélation forte
◊ Corrélation moyenne
● Corrélation faible
Figure 4.1 – Maison de la qualité.
max 50m
min 200 pers.
< 0.04 m
3
min 5 ans
Réduire coût des appareils des techniciens
max 15mV/div
Minimiser les
coûts
Respect de l'échéancier
Minimisation des coûts
Accès aux données
Compte client
◊
◊
● □
□
□
□ ◊
Fournir un accès aux données du client
Transmettre la position des techniciens
Fournir un
service aux
clients
Mesure des temps d'intervention
□
●
Donner un accès au système local
0.2 Hz
OBJECTIFS
□
Sécuriser les données
Recevoir consignes du système de gestion
Supporter les
techniciens
Transmission de la position actuelle
●
Permettre accès par techniciens aux données
Centraliser les
données des
piscines
Accès au système local du client
Réception des consignes du centre
Nombre d'utilisateurs simultanés
Période d'archivage des données
Exécution d'algorithmes
Vitesse des mesure entrées
Résolution de la conversion analogue
numérique
Nombre d'entrées/sorties
Simplicité des interventions des
utilisateurs
□
Service aux
Coût Éch.
clients
□ ◊
◊ □
□ ●
□ ●
□ ●
max jan/2015
Minimiser les interventions de l'utilisateur
Support aux
techniciens
Centralisation
max 750 $
□ □
Transférer les données
Automatiser
l'entretien des
piscines
Taille en bite des données transférées
Vitesse de transfert des données
Automatisation
Chapitre 5
Conceptualisation et analyse de
faisabilité
5.1
Diagramme fonctionnel
Le projet Qualit’Eau se divise en plusieurs fonctions reliées entre-elles qui produisent des
extrants en fonction de différents intrants du système, illustrés dans la figure 5.1.
Figure 5.1 – Diagramme fonctionnel du projet Qualit’Eau
15
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.2
5.2.1
16
Conceptualisation des solutions
Exécuter des algorithmes
Le système local doit pouvoir exécuter des algorithmes pour gérer les commandes, les
informations des capteurs, donc asservir les sorties en fonction des entrées, en plus de transférer des données vers un système d’envoi et d’affichage. Le concept retenu doit avoir une
certaine vitesse d’exécution, un volume raisonnable et un prix abordable tout en respectant
l’échéance du 31 janvier 2015. Ce système pourra utiliser des algorithmes pour convertir un
signal analogique en numérique. Les signaux en entrée doivent être échantillonnés à toute les
secondes, avec une résolution d’au moins 0.015 Volts par division. Les principales contraintes
sont présentés dans le tableau 5.1, suivi des différentes solutions, puis un tableau synthèse en
5.2. Dans chacun des cas un boitier doit être ajouté, un connecteur, un écran (voir section
5.2.5) et un diviseur tension pour ajuster la tension entre 1 et 5V.
Critères
Contraintes
Vitesse d’exécution
N/A
Nombre d’entrées
Min. 12
Physique
Vitesse d’échantillonnage
Min. 1 Hz
Volume
Max. 0.04m3
Coûts du système
Économique
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Temporel
Max. 31 jan 2015
N/A
Social-envir.
N/A
Table 5.1 – Évaluation de la fonction exécution d’algorithmes
Aspect
5.2.1.1
Arduino Pro Mini
L’ATmega328 monté sur un circuit minimaliste appelé Arduino Pro Mini [1] est un microcontrôleur en matériel libre («open-source») qui peut être programmé dans le but d’exécuter
un algorithmes plus ou moins sophistiqué. Un programme, le «Bootloader» y est déja installé
pour permettre de programmer le microcontroleur à l’aide du logiciel gratuit d’Arduino et
transférer le code par un simple périphérique USB [4]. De plus, ce microcontrôleur supporte
la communication SPI [2] et I2C [3]. Ne comportant que 8 entrées analogiques [5], il est nécessaire d’ajouter un multiplexeur (MUX) [8] comme le 4051 [9] pour permettre la lecture de 8
entrées avec une entrée analogue unique. Ces entrées qui peuvent être reliées par un connecteur tel que le connecteur étanche à l’eau femelle (670-1683-ND [7]) à l’intérieur d’un boitier
1550WEBK [10] noir étanche à l’eau d’un volume de 0.001m3 . Le diviseur de tension qui peut
être monté à l’aide de résistances montées en surface à environ 0.01$ chacune [28], permet
de transférer le nombre de divisions initiales sur l’intervalle 1-5V, augmentant ou diminuant
ainsi la précision selon la plage initiale. Les 8 entrées analogues du microcontrôleur on une
fréquence d’échantillonnage de 10kHz, une résolution de 4.9mV/div (10 bits) et 6 des 14 sorties supportent le PWM [11]. Une carte appelée le Shield Arduino permet au microcontrôleur
17
de se connecter à un réseau local et à Internet via différents protocoles (TCP/IP hardware
TCP, UDP, ICMP, IPv4 ARP, IGMP, PPPoE, Ethernet) par une connexion ADSL [12].
Cette carte, en plus d’intégrer un support pour carte SD, est directement compatible avec les
modules Arduino à un prix de 36$ [14]. Différentes ressources sont disponibles gratuitement
en ligne pour supporter les communication de donnée. Dans le cas où une communication
cellulaire serai choisi pour l’échange de données, le module Cellular Shield for Arduino [15]
permet la connections au réseau cellulaire pour un prix de 80$ [16] à l’aide d’une carte SIM.
Ce concept d’exécution d’algorithmes revient aux environs de 30$ par dispositif au total en
plus du module de communication sans fil(Arduino : 7.96$ [6] + Connecteur 4.81$ + Mux
0.22$ + Boitier 14.70$).
Décision : Retenu
Justification : Ce concept est retenu en raison de son faible coût, son volume réduit,
ses performances et sa simplicité d’implantation dans notre projet. Cette solution est susceptible de rencontrer toutes les exigences, permettant certainement de simplifier notre système
et réduire le temps de développement en raison du nombre réduit de composantes et des
ressources disponibles en ligne libres de droit.
5.2.1.2
Raspberry Pi Model B 512MB RAM
Le raspberry Pi [17] [18] est en quelque sorte un ordinateur miniaturisé permettant l’exécution de systèmes d’exploitation libres grâce à son processeur ARM 700 MHz, permettant
une fréquence d’échantillonnage de 10MHz, et ses 512 Mo de mémoires vives. Celui-ci est
disponible pour environ 40$ l’unité. Il possède 17 entrées/sorties GPIO, ainsi que des ports
USB, Ethernet (permettant une connection directement à un réseau de données) et une sortie
vidéo HDMI ou composite. Le module inclut aussi un connecteur pour une carte mémoire
SD. Il supporte les types standards de communication, c’est-à-dire I2C et SPI. Cependant,
étant donné que celui-ci ne possède pas d’entrées analogiques, un convertisseur analogue vers
numérique doit être ajouté, comme le MAX11060GUU+ [19] communiquant par SPI et incluant 4 convertisseurs dans un même circuit intégré (7.33$ * 4). La taille du Raspberry est
minimale, correspondant à celle d’une carte de crédit. Un connecteur étanche doit aussi être
ajouté pour permettre la connexion d’au moins 12 entrées (4.81$) [7] en plus d’un boitier
étanche 1550WMBK (10.25$) [20] de 0.00042m3 . Ce concept de solution aurait un coût qui
revient aux environs de 85$. L’ajout du module PRS/GSM SIM900 à 46.55$ permet au
Raspberry Pi de se connecter à un réseau cellulaire [21]. Pour ce connecter à un routeur sans
fil, nous devrons ajouter une clé usb WI-FI : Adaptateur USB sans fil N de Linksys au prix
de 26.24 $.
Décision : Retenu
Justification : Le concept présente une solution à un coût plus important, mais avec
un volume minimal, tout en respectant possiblement la majorité des exigences du client. Il
permet une connectivité nécessaire au bon fonctionnement du produit, de la durabilité et de
la facilité de remplacement.
5.2.1.3
18
C-2000 de TexasInstrument
Cette plateforme d’évaluation peu dispendieuse (20$) permet d’utiliser le microntrôleur
C2000 Piccolo [22] facilement en intégrant sur un même circuit imprimé les diverses composantes et connexions nécessaires, incluant une horloge de 60MHz [23]. Ce module permet
les communications habituelles entre différents circuits intégrés, c’est-à-dire SPI et I2C. Le
logiciel de développement et des exemples sont aussi disponible pour la programmation d’algorithmes. Cette solution propose 22 entrées/sorties, une mémoire interne et de 6 convertisseurs
analogiques/numériques intégrés fonctionnement de 0 à 3.3V (un diviseur tension constitué de
résistances montées en surface à environ 0.01$ chacune [28] peut être ajouté pour permettre
la lecture de 1-5V avec une précision de 10 bits, soit 0.005V/div, en plus d’un MUX pour
en augmenter le nombre comme le 4051 [9]). Il est aussi nécessaire d’inclure un boitier et un
connecteur, tel que présenté dans la première solution (5.2.1.1) pour un total de 45$. L’ajout
d’un module de communication sans fil, tels ceux proposé pour le microcontrôleur Arduino
Pro Mini (Concept 5.2.1.1), permet de transférer des données entre le système d’exécution
d’algorithmes et le système de centralisation des données.
Décision : Retenu
Justification : Son faible coût, sa simplicité de montage au niveau physique, sa disponibilité et ses capacités d’exécuter des algorithmes complexes rapidement font de ce concept
une solution qui peut répondre parfaitement aux besoins du client.
5.2.1.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
Physique Économique Temporel Socio-env.
Arduino
oui
oui
oui
N/A
retenu
Raspberry Pi
oui
oui, mais
oui
N/A
retenu
C-2000
oui
oui
oui
N/A
retenu
Table 5.2 – Synthèse de l’évaluation de la fonction exécution d’algorithmes
5.2.2
Conversion numérique analogique
Le système doit être en mesure de convertir 12 signaux numériques provenant du système
d’exécution d’algorithmes vers des signaux de sortie analogiques, via des connecteurs de
sortie. Les contraintes se retrouvent dans le tableau 5.3 et le résumé des différents concepts
dans le tableau 5.2.
19
Critères
Contraintes
Résolutions
Min. 0.015V/div.
Physique
Nombre sorties
Min. 12
Coûts du système
Économique
Max. 750$ /an/syst.
Disponibilité
Temporel
Max. 31 jan 2015
N/A
Social-envir.
N/A
Table 5.3 – Évaluation de la fonction de conversion A/N
Aspect
5.2.2.1
Circuit intégré
Une des solutions possibles pour convertir le signal provenant du système d’exécution d’algorithmes est l’utilisation d’une composante intégrée comme le DAC no. ADAU1962AWBSTZ
[25]. Celle-ci reçoit, sous forme de signal numérique standard, que ce soit en I2C, SPI ou série, la tension désirée en sortie [24]. Les 12 bits permettent d’obtenir 4096 divisions entre les
tensions se retrouvant à ses bornes, c’est-à-dire une résolution d’environ 0.0010V/div pour
un signal entre 1 et 5 V. Le taux d’échantillonnage peut varier entre 32k et 192kHz. Cette
composante intégrée présente 12 convertisseurs sous le même boitier pour montage en surface
à un prix de 7.94$.
Décision : Retenu
Justification : Cette proposition est retenue en raison de la multitude de communications
permises entre ce composant et le système de contrôle. De plus, ce circuit intégré est abordable
tout en étant simple d’implantation. La solution de l’usage d’un circuit intégré répond aux
exigences du projet.
5.2.2.2
Réseau de résistances
Un réseau de résistances permet de convertir un signal numérique vers un signal analogique [26] [27]. Ce montage est constitué des entrées de chaque bits représentant la valeur
désirée, puis de résistances (environ 0.01$ chaque [28]) en série ayant des valeurs qui augmentent d’une puissance de 2 en fonction du poids de chaque bit (LSB vers MSB), et enfin
d’un amplificateur opérationnel (exemple le circuit intégré BA10324AF-E2 en comprenant
4 pour 0.18$ [29]). Ce circuit très simple devient cependant plus complexe dans le cas de
l’utilisation de 9 bits ou plus pour les 12 sorties, tel qu’exigé par le projet. Celui-ci implique
un minimum de 108 (9 X 12) fils entre le microcontroleur et le convertisseur, ce qui exige
un grand nombre de sorties du système de contrôle. La solution a pour avantage d’être peu
couteuse, c’est-à-dire aux environs de 10$ au total incluant le circuit imprimé et toutes les
composantes. D’un autre côté, la précision des résultats et la résolution varie aussi selon la
qualité de construction des composantes choisies et en fonction du bruit causé par le circuit
imprimé.
Décision : Rejeté
Justification : Malgré la simplicité d’un tel système pour convertir un signal numérique
vers analogue, son inefficacité et l’ampleur de l’assemblage causent un rejet de cette solution.
20
Il est alors difficile de prévoir si ces paramètres répondrons aux exigences.
5.2.2.3
Microcontrôleur
La plupart des microntrôleurs possèdent une sortie qui module la largeur des impulsion,
entre 0 et 1 logique, à sa sortie (PWM) [30]. Cela signifie qu’en contrôlant la largeur des
impulsions, il est possible d’obtenir une tension moyenne de n’importe quelle valeur entre les
2 états haut et bas du signal carré. En ajoutant un filtrage RC dans le circuit, il est possible d’obtenir un signal avec une ondulation faible pour se rapprocher du signal analogique,
à l’aide d’un simple condensateurs d’environ 1uF(0.0071$ l’unité) [32] et une résistance de
10kOhms(0.0017$ l’unité) [33], pouvant être ajustés selon la rapidité de changement ou la
précision du signal. Malgré que cette solution peut causer des interférences et parfois des
bruits audibles, elle permet de réduire la consommation du circuit. La solution des microcontrôleurs varie entre 10 et 50$ par unité [31], mais celle-ci peut être directement intégrée dans
le système d’exécution d’algorithmes si celui-ci le permet comme dans les solutions 5.2.1.1 et
5.2.1.3. Dans ce cas, un démultiplexeur est nécessaire pour passer d’une sorties vers 8 sorties
analogiques [8], comme le modèle 4051 [9] à 0.22$ unitaire.
Décision : Retenu
Justification : Dans le cas où le système d’exécution d’algorithmes supporte la modulation comme dans les solutions 5.2.1.1 et 5.2.1.3 de la largeur d’impulsions, l’implantation
de cette solution serait considérablement simplifiée. Aucun investissement supplémentaire en
terme de matériel serait alors nécessaire pour commander les 12 sorties analogiques.
5.2.2.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Circuit intégré
oui
oui
oui
N/A
Réseau résistances
non
oui
non
N/A
Microcontrôleur
oui
oui
oui
N/A
Table 5.4 – Synthèse de l’évaluation de la fonction de conversion
5.2.3
Décision
retenu
rejeté
retenu
N/A
Transférer des données
Le client dans sa présentation a émis le vœux de pouvoir transférer les données recueillies
par le dispositif local vers le centre de données et vice-versa. C’est dans cet optique que nous
allons présenté dans cette section un ensemble solutions qui permettront de répondre à ce
besoin. Les contraintes sont résumées dans le tableau 5.5 et l’ensemble des solutions dans le
tableau 5.6.
21
Critères
Aspect
Contraintes
Vitesse de transfert
Physique
Min. 0.2 Hz
Coût du système
Économique
750 $
Disponibilité
Temporel
Max. 31 jan 2015
N/A
Social-envir.
N/A
Table 5.5 – Évaluation de la fonction transfert des données
5.2.3.1
Sans-Fil WI-FI
Le WiFi est le nom d’une technologie de réseaux qui utilise les ondes électromagnétiques
pour fournir le service internet haut débit et des connexions réseaux. Cette technologie est régit par les normes du groupe IEEE 802-11. Un réseau Wi-Fi permet de relier sans fil plusieurs
appareils informatiques (ordinateur, routeur, décodeur Internet, etc.) au sein d’un réseau informatique afin de permettre la transmission de données entre eux. Les débits disponibles
sont : 11 Mbit/s (802.11b), 54 Mbit/s (802.11g) et 150 Mbit/s (802.11n) avec une portée de
30 à 50 mètres (dix fois plus à l’extérieur) [47]. Plusieurs fournisseurs d’accès fournissent un
service Internet sans fil WiFi à un coût accessible. On peut citer :
BELL [49] : 19.95 $ /mois
VIDEOTRON [48] : Vitesse de téléchargement de 10 Mbit/s en aval et de 1,5 Mbit/s en
amont à 49.95 $ /mois.
Nous allons connecter un routeur au réseau WiFi afin de transférer les données via VPN.
Le routeur Cisco RV180W [54] qui est un routeur VPN sera intéressant parce qu’il supporte
la connexion de plusieurs utilisateurs et offre un débit de 50 Mbits/s. Il a aussi une connexion
sécurisée, une installation et une utilisation simple grâce à une configuration assistée. Son
coût est de 147.36 $.
Décision : Retenu
Justification : Le WiFi offre les débits nécessaires au transfert des données provenant
du dispositif local vers le centre de données et il est offert par tous les opérateurs de télécommunications.
5.2.3.2
WiMAX
L’objectif du WiMAX est de fournir une connexion internet à haut débit sur une zone
de couverture de plusieurs kilomètres de rayon. Ainsi, dans la théorie, le WiMAX permet
d’obtenir des débits montants et descendants de 70 Mbit/s avec une portée de 50 kilomètres
[50]. Le standard WiMAX possède l’avantage de permettre une connexion sans fil entre une
station de base et des milliers d’abonnés sans nécessiter de ligne visuelle directe. Le coeur
de la technologie WiMAX est la station de base, c’est-à-dire l’antenne centrale chargée de
communiquer avec les antennes d’abonnés. On parle ainsi de liaison point-multipoints pour
désigner le mode de communication du WiMAX.
Décision : Rejeté
22
Justification : Il subit la concurrence du WiFi qui est facile d’accès et offre pratiquement
la même qualité de service.
5.2.3.3
Réseau d’accès large bande ADSL
L’ADSL est une technologie permettant de faire passer des données de hauts débits sur la
paire de cuivre utilisée pour les lignes téléphoniques de la Boucle Locale. La technique consiste
à utiliser les fréquences supra vocales laissées libres par le service téléphonique traditionnel.
L’opérateur de télécommunications proposant le service ADSL installe du matériel dans ses
répartiteurs (DSLAM) et un modem chez l’abonné. Les débits constatés sont de 10 à 25 fois
plus élevés qu’un modem 56K classique. Son coût varie d’un fournisseur à l’autre [51]. On
installera un routeur VPN pour permettre le transfert de données. Plusieurs distributeurs
offrent le service, comme par exemple Vidéotron pour un montant de 39.9 $ pour une période
de 12 mois par piscines.
Décision : Retenu
Justification : Il est nécessaire de se situer dans une zone compatible et proche d’un
centre, comme demandé dans le projet, se situant dans la région de Québec. Ce réseau offrant
une vitesse élevée permet de répondre efficacement aux besoins et à un faible coût.
5.2.3.4
Réseau IP/MPLS
Les réseaux IP/MPLS se base sur l’établissement de chemin entre deux machines (Les
Label Switched Path ou LSP). La commutation des paquets circulant sur ce chemin est faite
en analysant un label contenu dans l’entête MPLS qui est ajouté entre la couche 2 (souvent
Ethernet) et la couche IP. Le service RPV (VPN) IP de Bell est une solution de premier
plan pour réseau longue distance, offrant une infrastructure sécurisée, une gestion intégrée,
une multitude de fonctions et des niveaux de performance garantis [52]. Le service RPV IP
assure la convergence de la voix, des données et de la vidéo sur un réseau IP MPLS privé,
permettant des applications évoluées comme la téléphonie IP et la vidéoconférence [53].
Décision : Retenu
Justification : Ce réseau offre de débits de 64 kbit/s à 1 Gbit/s et des niveaux de
performance et de sécurité garantis.
5.2.3.5
23
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
WiFI
oui
non
oui
N/A
retenu
WiMAX
non
oui
oui
N/A
rejeté
ADSL
oui
oui
oui
N/A
retenu
IP/MPLS
oui
oui
oui
N/A
retenu
Table 5.6 – Synthèse de l’évaluation de la fonction de transfert des données
5.2.4
Centraliser les données
Comme nous l’avons mentionné précédemment, le système local devra transférer les données recueillies et les commandes exécutées, vers un centre de gestion à l’aide de moyens de
communications. Cette centralisation de données servira principalement à l’obtention de ces
données par plusieurs utilisateurs ou techniciens simultanément. Il est donc important que le
concept retenu puisse avoir une multitude d’utilisateurs connectés en même temps et d’une
capacité importante de stockage. D’ailleurs, le concept choisi devra respecter un minimum
de 200 utilisateurs simultanés qui pourront faire, chacun, des opérations. De plus, le concept
choisit, devra pouvoir traiter les données de 800 dispositifs locaux, minimum. Ce qui veut
dire, un bon taux de données par unité de temps. Le concept choisi devra aussi être fiable
et avoir une disponibilité maximale durant toute l’année. Il serait alors peut-être bien de lui
fournir une batterie de secours en cas de panne afin de préserver les données.
Critères
Aspect
Contraintes
Nombre d’utilisateurs
Physique
200 pers.
Coût du système
Économique
750 $
Disponibilité
Temporel
Max. 31 jan 2015
N/A
Social-envir.
N/A
Table 5.7 – Évaluation de la fonction centraliser les données
5.2.4.1
Mac Pro Serveur
Le Mac Pro [61] [62] est un serveur ayant les dernières technologies sur le marché. Il peut
contenir des disques durs SSD d’un To. De plus, le processeur est un Intel Xeon Hexacoeur à
3,5 GHz avec 12 Mo de mémoire cache N3, ce qui rend ces traitements de données très rapide.
De plus, les processeurs Xeon sont faits pour être dans des serveurs, car comme on peut le
voir, il y a 12 Mo de cache au lieu de 3 Mo de cache que l’on retrouve généralement sur un
processeur normal. Donc ce serveur est en mesure d’accueillir simultanément un minimum de
24
200 utilisateurs, et n’aura aucun problème à aller jusqu’à 2200. Pour avoir une disponibilité
maximale, nous devrons accompagner ce serveur d’une batterie de secours, la ayant une
grande capacité en Watt. Le prix pour ce serveur est donc 5300$ (pour le serveur lui-même)
et 230 $ pour la batterie de secours, Pour un total de 5230$ divisé pour 800 utilisateurs, ce
qui donne 6,92$ par dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : La présente solution permet de répondre aux besoins du client. Le coût
par piscines est minime. Cette solution inclus même un système d’alimentation de secours
pour permettre une accessibilité en tout temps pour plus de 200 utilisateurs simultanés.
5.2.4.2
DELL Power Edge M620
Le DELL Power Edge M620 [63] est un peu plus cher, mais permet de le mettre dans un
rack avec d’autre si jamais la compagnie augmente son nombre d’utilisateurs, ce qui rend la
chose un peu plus portable et prend moins d’espace. Il est conçu avec un 2 processeur Intel®
Xeon® E5-2670 2,60 GHz, cache de 20 Mo. Ce qui le rend un peu plus performant que le Mac
pro d’Apple. De plus, le power Edge M620 contient 2 disques durs d’un To pour permettre
le RAID 1, 0, 10, 01, 5,6, etc. Par contre, les disques durs ne sont pas des SSD, donc le taux
de lecture/écriture est beaucoup moins élevé. La RAM est aussi en moins grande quantité (8
Go pour le power Edge) et moins rapide (1333 Mhz pour le Power Edge). Ce serveur est donc
plus rapide dans ses capacités de calcul, mais moins dans sa capacité de lecture et écriture
de données sur le serveur que le Mac Pro d’Apple. Ce serveur coûte environ 6350$ avec la
description donnée ci-dessus plus la batterie de secours, toujours au coût de 230$, cela fait
un total de 6580$ pour 800 dispositifs locaux. C’est-à-dire 8.22$ par dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : La vitesse des mémoires de stockage sont inférieures dans cette solution
par rapport à la première. Cependant, le prix par dispositif est encore convenable et les
capacités de calculs suffisament importantes. La solution reste quand même pertinente pour
le projet.
5.2.4.3
IBM System x3530 M4
Le Serveur IBM x3530 M4 [64] (voir B) se situe, dans les prix, entre le serveur d’Apple et
le serveur DELL. C’est un serveur rack, tout comme celui présenté par DELL, c’est-à-dire que
si la capacité de client augmente, il sera possible d’ajouter des composantes pour améliorer
la rapidité et le stockage de celui-ci. Il est composé d’un Intel Xeon E5 à 2,4 Ghz et 25 Mb
de cache 1600MHz, possibilité d’en mettre un deuxième sur la carte mère directement par
la suite. Composé de 16 Go de RAM, le IBM System x3530 M4 peut en avoir jusqu’à 96Go.
De plus, il a 2 disques durs SATA III 7200 tours/min de 1.2 To. Ce serveur est donc un
intermédiaire entre celui d’Apple et celui de DELL. Il permet une bonne rapidité d’exécution
et permet aussi une grande capacité d’enregistrer les données qui lui sont envoyées. Par
contre, tout comme le DELL, la rapidité de lecture et d’écriture des disques durs ne sont pas
25
aussi rapide que celui du Mac Pro. Le prix de ce serveur est 5833$, plus la batterie de secours
de 230$, cela revient à 6063$ pour 800 dispositifs, donc 7.58$ par dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : Les possibilités d’expansion et d’amélioration dans le temps font du
système d’IBM une solution très intéressante. Le prix en encore une fois convenable et répond
à toutes le exigences du projet.
5.2.4.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Mac Pro Serveur
oui
oui
oui
N/A
DELL Power Edge M620
oui
oui
oui
N/A
IBM System x3530 M4
oui
oui
oui
N/A
Table 5.8 – Synthèse de la centralisation des données
5.2.5
Décision
retenu
retenu
retenu
Afficher les données
Le système doit fournir une interface permettant de contrôler, paramétrer et visualiser
l’état du système local en temps réel. Les signaux de commande sont ensuite envoyés au
module de contrôle interne. Une vaste gamme de solutions est possible pour gérer le système
puisque de nombreuses technologies existent pour répondre aux besoins énoncés par le client.
Finalement, trois solutions ont été retenues dans le tableau 5.9.
Aspect
Physique
Économique
Temporel
Social-envir.
Table 5.9
5.2.5.1
Critères
Contraintes
Volume
Max. 0.04m3
Coûts du système
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Max. 31 jan 2015
Simplicité pour l’utilisateur
N/A
– Évaluation de la fonction afficher les données
Affichage DEL
Un arrangement de diodes électroluminescentes peut permettre au système d’afficher les
paramètres en temps réel au niveau du système de contrôle local de la piscine. Jumelés avec
des boutons résistants à l’eau, par exemple les GPB556A05BB (3.52$) [58], ainsi que des
lettrages sur le boitier les DEL (comme la L53HD-ND à 0.09$ l’unité [59]) permettent de
fournir de l’information provenant du système de contrôle par différents codes de couleurs et
arrangements particuliers. Ce montage implique des composants électroniques de base tels
26
que des DEL, des résistances 330 Ohms 0.25 Watts(RC3216J331CS) [60] et des interrupteurs.
Cette solution revient à un coût minime en pièces (10$).
Décision : Rejeté
Justification : La présente solution est minimaliste. Elle permet une économie importante au niveau des composantes et nécessite un minimum de temps de développement en
raison des algorithmes simples qui dirigent leur états par le système de contrôle. Cependant,
cette solution est peu conviviale pour l’utilisateur car la quantité de détails pouvant être
affichée est limitée. De plus, il peut être difficile de visualiser l’état de la piscine avec un
nombre limité de voyants lumineux.
5.2.5.2
Écran tactile
Plusieurs technologies d’écrans tactiles existent sur le marché. Cependant la plupart
doivent être gérées à l’aide de circuits complexes et sont dispendieux [55]. Par contre, une
solution qui pourrait bien convenir pour répondre aux exigences du dispositif est le module
LCD-B Arduino Shield [57]. Ce module est compatible directement avec la solution Arduino
Pro mini présentée en 5.2.1.1. Le LCD-B Arduino Shield présente un écran tactile de 4.3"
avec rétroclairage incluant un circuit de contrôle de l’affichage ainsi qu’un connecteur pouvant être monté directement sur le microcontrôleur. Celui-ci peut aussi être jumelé à un
autre microcontrôleur, mais nécessite un temps de développement plus important. Pour un
total de 138.15$ par dispositif (avec une réduction de 15% pour une grande quantité, donc
environ 120$), cette solution permet de stocker toutes les données graphiques sur support
mémoire SD pour un affichage de 480x272 pixels. De nombreuses animations de base tels
que des barres d’avancements, des boutons et des menus sont déjà incluses dans le logiciel de
développement fourni avec le produit. Un protecteur transparent doit être installé sur l’écran
dans le but de le protéger te la pluie puisque ce module n’est pas certifié pour résister à l’eau.
Décision : Retenu, mais
Justification : Ce concept est envisageable en raison de sa simplicité d’intégration dans
le système. Le temps de développement est réduit dans le cas de l’utilisation avec un Arduino
étant donné que le module est prévu à cette fin. De plus, malgré le prix relativement élevé,
cette option permet d’avoir un affichage complètement personnalisable, qui affiche les données
et les paramètres de manière visuelle. Il faudra prendre en compte ce prix élevé dans la
conceptualisation pour éviter de dépasser les limites de coûts. De plus, des mises à jour sont
possibles simplement et permettent au système d’évoluer dans le temps.
5.2.5.3
Écran et boutons
Une dernière solution pour faire le lien entre le système et l’utilisateur est de combiner un affichage simple et une série de boutons pour la navigation dans les menus et la
visualisation de données. Le Module afficheur LCD 1602 I2C [70] est un afficheur LCD qui
peut être connecté à n’importe quel microcontrôleur par communication I2C [71] via un module inclus [72]. Il permet l’affichage de 2 lignes de 16 caractères, possède un rétro-éclairage
ajustable pour une bonne visibilité en tout temps. Sa dimension est de 36 x 79 x 20 mm.
27
Plusieurs librairies et exemples de code sont disponibles en ligne pour la configuration, et il
est disponible pour un coût de 20$.
Décision : Retenu
Justification : Cette solution relativement simple permet de visualiser les données en
temps réel et de contrôler à l’aide des boutons sur le boitier. Le prix est relativement faible et il
nécessite peu de temps de développement étant donné sa simplicité. L’expérience utilisateur
est cependant limité, donc moins convivial qu’une solution avec écran complet comme la
solution 5.2.5.2.
5.2.5.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
Affichage DEL
oui
oui
oui
non
rejeté
Écran tactile
oui
oui, mais
oui
oui
retenu, mais
Écran et boutons
oui
oui
oui
oui
retenu
Table 5.10 – Synthèse de l’évaluation de la fonction afficher les données
5.2.6
Support à distance aux techniciens
Les techniciens doivent être en mesure d’accéder au système de gestion à distance dans le
but de consulter les données, de gérer les horaires et de mettre à jour les informations. De plus,
la solution doit permettre de contrôler le système à distance. Le système doit pouvoir mesurer
la position géographique en temps réel des techniciens et mesurer les temps d’interventions
des techniciens chez les clients pour ensuite transmettre des informations sans-fil au centre
de gestion en tout temps.
Aspect
Physique
Économique
Temporel
Social-envir.
Table 5.11
5.2.6.1
Critères
Contraintes
Précision
Min. 50m
Coûts du système
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Max. 31 jan 2015
N/A
N/A
– Évaluation de la fonction gérer les techniciens
Téléphone intelligent
Le Samsung Galaxy S4[75] est un téléphone intelligent sous la nouvelle plateforme Android
4.4.2 KitKat avec un écran haute définition de 5 pouces tactile capacitif. Il est compatible avec
les technologies HSPA, 3G et 2G, permettant d’accéder via le réseau cellulaire aux données
internet. Il est autonome jusqu’à 12 heures en utilisation continue, intègre un GPS et permet
28
le calcul des temps d’interventions avec une application qui peut être développée. Il s’agit
de la meilleure autonomie de batterie pour les smartphones Next Gen [46]. Une mémoire
interne de 2Go de RAM est incluse et 16Go de mémoire. Un forfait de 71.95$ par mois de
Vidéotron[76] offre le téléphone à 0$ incluant des appels locaux et interurbains illimités, plus
6Go de données sans-fil, ce qui est suffisant pour un technicien.
Décision : Retenu
Justification : Cette solution est pertinente pour le projet, elle répond à toutes les
exigences. Le prix est moindre et la portabilité intéressante. L’écran est assez grand et l’autonomie intéressante.
5.2.6.2
Tablette
La solution proposée ici consiste à équiper les techniciens de la tablette Android 4.1.2
Jellybean de Samsung Galaxy Note 8.0. Cette tablette offre un écran de 8 pouces, a une vitesse
maximale de téléchargement de 75 Mbits/s et est compatible avec les réseaux cellulaires(LTE,
UMTS, GPRS). Elle a un processeur à cœur quadruple et intègre un système GPS qui
permettra la localisation des techniciens. Cette tablette possède 2Go de RAM et une mémoire
interne de 16Go, ce qui rencontre les exigences du client. Elle est multitâche et est offerte au
prix de 549,95 $ sans durée fixe par BELL [77].
Décision : Retenu
Justification : Elle répond à nos attentes grâce à sa facilité d’utilisation, son coût et son
efficacité.
5.2.6.3
Ordinateur
Une solution possible pour permettre de supporter les techniciens dans leur travail est
l’utilisation d’un ordinateur portable. Par exemple, le modèle Lenovo G510 [73] est un ordinateur robuste à 549.00$ avec des caractéristiques intéressantes. Son processeur 4ième génération d’Intel Core i3-4000MQ de 2.40GHz et ses 4Go de RAM permettent de suffire
amplement aux exigences du projet. Son écran est de 15,6" haute définition, son disque dur
est de 500Go, supporte la communication Bluetooth 4.0 et il possèdent 6 cellules Lithium-Ion
qui lui permettent une autonomie prolongée. Pour accéder au centre de gestion à distance,
une clé internet sans fil doit être ajoutée à la solution. Celle que Rogers propose est la Sierra
Wireless AirCard 330U LTE [74], une clé qui se connecte par un port USB, disponible a un
prix de 169.99$, en plus d’un forfait mensuel de 40.00$ pour 5Go de données internet dans
fil (des frais de 10$ le Go additionnel appliqués). Le technicien pourra alors avoir accès à
toutes les données du système de gestion par le réseau cellulaire LTE, une technologie sans
fil très rapide, avec une vitesse de téléchargement allant jusqu’à 100Mbps Cette clé, prête
à l’emploi, permet aussi une localisation GPS des techniciens, puis un logiciel informatique
peut être développé pour permettre les temps de travail et de déplacements.
Décision : Retenu
Justification : Cette solution présente d’excellentes caractéristiques qui reflètent les
attentes du client. Le prix des appareils pour cinq techniciens est divisé par le nombre de
29
piscines, c’est à dire par 800. Cette solution revient à environ 8$ par dispositif, ce qui permet
facilement d’avoir un coût total du projet inférieur à 750$ par piscine malgré que ce soit la
solution la plus dispendieuse.
5.2.6.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
Téléphone
oui
oui
oui
N/A
retenu
Tablette
oui
oui
oui
N/A
retenu
Ordinateur
oui
oui,mais
oui
N/A
retenu
Table 5.12 – Synthèse de l’évaluation de la fonction gestion des techniciens
5.2.7
Sécuriser les données
Puisque les dispositifs locaux ne font qu’envoyer des données et qu’ils n’ont pas directement accès au données de la centrale, nous allons proposer des solutions de sécurité pour la
centralisation des données, donc le ou les serveurs.
Le ou les serveurs utilisés pour la centralisation des données sont accessible depuis internet
par les clients. Dans un premier temps, pour avoir un accès aux données, les clients ou
techniciens doivent entrer un nom d’usager et un mot de passe. Mais ceci n’est que la base de
la sécurité, un peu de PHP pour prévenir les injections SQL, les accès en force brute, etc. Par
contre, nous ne sommes jamais à l’abri de pirates du web. Ceux-ci ont plus d’un tour dans
leur sac et sont capable de s’introduire dans le système, par divers moyens, comme par les
protocoles Apache ou des ports laissés ouverts sur le serveur, ou même une petite fissure dans
le site web. Puisque nos données contiennent des informations personnelles sur les utilisateurs,
comme leurs paiements, leurs configurations de piscine, leur adresse, l’intrusion dans les
serveurs seraient une violation des droits de confidentialité des utilisateurs. De plus, les pirates
informatiques pourraient volontairement configurer les piscines de tous les utilisateurs. C’est
pourquoi, il nous faut un autre moyen de sécuriser les données. Que ce soit par un logiciel
anti-virus ou par le moyen d’un logiciel de cryptage, il faut empêcher ces intrusions afin que
les utilisateurs soient en sécurité et d’assurer la disponibilité du système, car un système
infecté est un système non utilisable.
30
Critères
Contraintes
N/A
N/A
Coûts du système
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Max. 31 jan 2015
Protection des données
Social-envir.
Sécurité maximisée
utilisateurs
Table 5.13 – Évaluation de la fonction Sécuriser les données
Aspect
Physique
Économique
Temporel
5.2.7.1
TrueCrypt 6.1a
TrueCrypt [35] est un logiciel multiplateforme de chiffrement à la volée, permettant d’encrypter les données. Bien que son code source ne soit pas ouvert, il est gratuit. TrueCrypt
permet de créer un disque virtuel chiffré contenu dans un fichier et de le monter comme
un disque physique réel. Il peut aussi chiffrer une partition entière ou un périphérique. Le
chiffrement est automatique, en temps réel et transparent. Tout ce qui sera stocké dans un
volume TrueCrypt sera entièrement chiffré (incluant les noms des fichiers et les répertoires).
Les volumes se comportent (une fois montés) comme des disques durs physiques. La version 6.0a a reçu un Certificat de Sécurité de Premier Niveau (CSPN) par l’agence nationale
Française de sécurité des systèmes d’information(ANSSI). [34]
Décision : Retenu
Justification : L’utilitaire est gratuit, et la sécurité semble être de très haut niveau. De
plus sa version précédente a reçu un certificat de sécurité de premier niveau par l’ANSSI, ce
qui prouve bel et bien que l’outil permet de protéger de façon fiable et maximale les données
utilisateurs.
5.2.7.2
KASPERSKY TOTAL SECURITY FOR BUSINESS
Kasperssky total security [68] est un logiciel très complet, offrant une multitude de solution
pour la sécurité informatique. Par exemple, le cryptage de données, la détection de logiciel
malveillant. Le logiciel regarde dans le journal des connexions afin de voir s’il n’y a pas
quelque chose d’anormal à l’aide de leur algorithme. Le logiciel offre aussi un pare-feu en plus
de celui déjà mis en place sur le serveur. Ce qui est bon avec cette solution, c’est qu’elle offre
aussi une sécurité pour appareil mobile. Les licences pour ce produit coûte 1539,95$ pour 10
appareil pour 3 ans, donc 1,92$ par dispositif local pour 3 ans.
Décision : Retenu
Justification : Cette solution est très intéressante en raison de sa multitude d’outils
qu’elle offre dans un même logiciel. Cela rend la mise en place et la maintenance beaucoup
plus simple, le tout à un coût minime dans le projet.
5.2.7.3
31
Compagnie Niveau3
Il est toujours possible de faire affaire avec une compagnie externe afin de gérer notre
sécurité informatique. C’est ce qu’offre la compagnie montréalaise Niveau3 [69]. Une gestion
à distance de notre parc informatique afin qu’il reste en santé, sans intrusion et sécuritaire.
Cependant, le coût de ce service est très variable, mais puisqu’il est pour 800 utilisateurs ce
prix pour cette solution est négligeable. De plus, en oeuvrant avec cette solution, nous nous
enlevons tous stress liés à la sécurité en informatique et laissons cela à des professionnels.
Décision : Retenu
Justification : Le principal avantage de ce concept est l’aspect clé en main de la sécurisation des données. Cela permet de donner la responsabilité de la sécurité du système à une
firme spécialisée dans le domaine et à l’affut de l’actualité en terme protection informatique.
5.2.7.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
TrueCrypt 6.1a
oui
oui
oui
N/A
retenu
KASPERSKY SECURITY
oui
oui
oui
N/A
retenu
Compagnie Niveau3
oui
oui
oui
N/A
retenu
Table 5.14 – Synthèse de l’évaluation de la fonction sécuriser les données
5.2.8
Archiver les données
Notre centrale doit pouvoir faire l’archivage de données des utilisateurs pour un minimum
de cinq années. Ces archives doivent être à la portées de l’utilisateur en tout temps, donc
connecté à la centrale en tout temps afin d’offrir une disponibilité maximale. Il existe plusieurs
moyens d’archiver ces données. Nous pouvons en premier temps utiliser les serveurs déjà
mentionnés ci-haut, une gestion des données à l’extérieur, c’est-à-dire par une autre entreprise,
ou bien un autre serveur ou périphérique externe capable d’emmagasiner des données. Nous
avons calculer à la section 4.1.2 que nous envoyons au minimum trente-six octets par tranche
de cinq secondes. C’est-à-dire environ 597,20 Go pour 800 utilisateurs pendant une période
de 5 ans.
Aspect
Physique
Économique
Temporel
Social-envir.
Table
Critères
Contraintes
Période d’archivage
Min. 5 ans
Coûts du système
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Max. 31 jan 2015
N/A
N/A
5.15 – Évaluation de l’affichage des données
5.2.8.1
32
Serveurs de données
Les serveurs utilisés pour la centralisations de données, en rajoutant des disques durs,
peuvent très bien faire le travail (voir 5.2.4). En effet, le serveur DELL POWER EDGE [65]
de la section 5.2.4, est capable d’avoir jusqu’à cinq compartiment pour disques durs, donc
trois ou quatre seraient pour la sauvegarde (archivage) de données du clients. De plus, de
cette façon, la rapidité d’accès au données archivées est très rapide, puisqu’elle est sur la
même machine. Par contre, si le serveur plante ou brise, nous perdons le serveurs et les
données. Le prix pour chaque disque dur, si nous nous assurons un maximum de possibilité,
avec 3 disque durs de 3 To à 199,99$ chacun, nous arrivons à un total de 599,97$ pour 800
utilisateurs, donc 0,75$ pour un dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : Un serveur de données revient à un coût minimal par piscines et permet
l’archivage d’une grande quantité de données. De plus, l’avantage de cette solution est qu’elle
inclue la centralisation des données, ce qui augmente l’efficacité et la simplicité d’implantation.
5.2.8.2
EMC
EMC [66] est une compagnie offrant un service de backup sur des serveurs chez eux
accessible en tout temps 24h/24 7 jours sur 7. Il s’occupe de la maintenance des systèmes
et de la sécurité des données sur le serveur. Les données sont accessible via internet en tout
temps puisqu’il nous donne un nom adresse IP fixe. De plus, la compagnie nous offre un
logiciel qui fait automatiquement les backup comme bon nous le semble. Cette solution nous
offre un transfert de 1.1 To par heure et une capacité de stockage de 80 To, ce qui est bien
assez pour plus de 25 ans d’archivage pour 800 dispositifs. Cette solution est au coût de 11
306,00$ pour 800 dispositifs, alors 14,13$ par dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : Cette solution a été retenue en raison de la prise en charge de l’archivage
des données par un autre compagnie implique une diminution des investissements matériels
et d’espace d’entreposage physique. La maintenance à long terme est aussi assurée par la
compagnie, pour un coût un peu plus élevé par contre.
5.2.8.3
LaCie 5big NAS Pro
Lacie est une compagnie fabricant des produits de stockage pour bureau, réseau, mobile,
etc. Elle oeuvre dans ce domaine depuis déjà plusieurs années. Le LaCie 5big NAS Pro [67]
est un périphérique externe contenant des disques durs branchés en raid 5 pour un total de
10 To, pouvant être changé à chaud. De plus, ce périphérique peut être branché en réseau ou
avec un câble USB. De plus, ce système offre un accès web directement, avec une interface
conviviale. La compagnie nous offre aussi avec achat de ce système un soutient technique
pour 3 ans sans payer d’extra. En ayant ce système à proximité de nos serveur, empêche
la perte des données dans le cas où le ou les serveurs brisent et offre une grande rapidité,
33
puisqu’il se situe dans le réseau local de la centrale. Ce produit coûte 1199,99$ pour 800
utilisateurs, donc 1,50$ par dispositif local.
Décision : Retenu
Justification : Plusieurs raisons expliquent le choix de ce concept. Premièrement, le coût
total est minime. Ensuite, l’installation à l’interne permet une meilleure accessibilité en cas
de problèmes techniques, en plus du soutient offert pour les premières années d’utilisation.
Le volume total de mémoire disponnible suffit aux besoins du client pour une période de 5
ans d’archivage.
5.2.8.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
Serveurs de données
oui
oui
oui
N/A
retenu
EMC
oui
oui
oui
N/A
retenu
LaCie 5big NAS Pro
oui
oui
oui
N/A
retenu
Table 5.16 – Synthèse de l’évaluation de l’affichage des données
5.2.9
Interface du client
Dans le cadre du développement du projet Qualit’eau, il est nécessaire d’avoir un interface
accessible en tout temps pour les utilisateurs d’Éco-Piscines. Cet interface doit permettre aux
utilisateurs de payer leur compte chez Éco-Piscines, voir les données de leur piscine, voir le
calendrier des interventions faites par le techniciens, demander une interventions, etc. Pour
ce faire, nous avons décidé d’y aller vers le web, puisque celui-ci est accessible en tout-temps,
de n’importe où en autant d’avoir un accès à internet. En plus, avec l’arrivé des téléphones
intelligents, ces utilisateurs pourraient avoir la possibilité d’avoir accès aux données de leur
piscine directement sur leur téléphone.
De plus, dans les trois solution citées ci-dessous, le protocole de transfert utilisé sera le
HTTPS(HyperText Transfer Protocol Secure) [40], qui est un protocole de transfert extrêmement sécurisé. C’est à dire un nom de domaine au coût de 9,99$ et 56,99$ pour le certificat
SSL ( afin de protéger les paiements et données des utilisateurs ). Donc un coût de 334,90
pour 5 ans pour 800 dispositifs, alors 0,42$ par dispositif.
Aspect
Physique
Économique
Temporel
Social-envir.
Critères
Contraintes
Manipulations intuitives
Système simple a utiliser
Coûts du système
Max. 750$/an/syst.
Disponibilité
Max. 31 jan 2015
N/A
N/A
Table 5.17 – Évaluation de l’interface client
5.2.9.1
34
Twitter Bootstrap
Le logiciel utilisé pour la création des interfaces doit permettre de réaliser des interfaces
les plus conviviales possibles. Pouvoir utiliser un même logiciel pour réaliser les prototypes
pour ordinateurs et pour plateformes mobiles facilite la conception. Le logiciel Twitter Bootstrap conviendrait parfaitement à cette tâche. Il s’agit une collection d’outils pour la création
de sites et applications web. C’est un ensemble qui contient des codes HTML et CSS, des
formulaires, boutons, outils de navigation et autres éléments interactifs, ainsi que des extensions JavaScript en option [36]. C’est l’un des projets les plus populaires sur la plate-forme
de gestion de développement GitHub. L’application est totalement gratuite, et les langages
HTML et CSS sont les incontournables en termes de programmation web.
Décision : Retenu
Justification : Le logiciel est libre, donc gratuit et par conséquent n’entraine aucune
contrainte budgétaire. Les langages utilisés sont connus, et de nombreux exemples de prototypage sont disponibles à travers le web. De plus Boostrap offre un ensemble de coquilles qui
permettent aux développeurs, sans nécessairement être des experts en programmation web,
de pouvoir afficher et gérer le contenu de pages web assez intuitivement. Les outils et options
de développement permettent de réaliser aisément des interfaces pour à la fois plateformes
mobiles et ordinateurs.
5.2.9.2
Module de gestion PHP
Un module de gestion est en fait un site web dynamique communiquant directement avec
le serveur afin d’accomplir certaine tâche. Pour pouvoir faire une interface communiquant
avec le client et le serveur, nous ne pouvons pas seulement utiliser le HTML, CSS et Javascript
( pour le dynamisme du site ), mais aussi du PHP. Pour utiliser le php sur notre serveur,
nous devons installer un serveur web comme apache2 [81] avec le service PHP qui sont tous
les deux gratuit.
Un module de gestion est comme une application web. Cette application est personnalisé
visuellement à l’aide du HTML et du CSS. Ensuite, le PHP permet d’effectuer les transaction,
récupérer les données pour pouvoir les affichées ensuite à l’écran.
Décision : Retenu.
Justification : Les sites web permettent de transmettre et recevoir des données de façon
rapide. La quasi totalité des gens de nos jours possèdent un appareil permettant d’accéder
au web. Le HTML,CSS et PHP est parfait pour réaliser un module de gestion personnalisé
et original. De plus, les seuls coût liés à cette solution est le temps de développement. Donc
négligable puisque nous divisons ce coût par 800 utilisateurs (minimum).
5.2.9.3
02Web Solutions
O2Web Solutions [78] est une compagnie oevrant dans le domaine du web depuis déjà
quelques années. Elle est composée d’une équipe de gestionnaires de projets, de graphismes
et d’intégrateurs web. De plus, O2Web Solutions offre de faire des sites responsives où l’expérience utilisateur est de mise, ce qui est très bien.
35
O2Web utilise le CMS Drupal [79] pour faire les sites web ce qui ne laisse pas place à la
personnalisation complète. Le prix de ce service dépend des contrats et du temps mis dessus.
Normalement, le coût est basé sur un tarif de 80,00$ de l’heure et nous estimons un 60 heures
pour faire le site. Le coût de cette solution est donc 4000,00$ pour les 5 ans, alors 5,00$ par
dispositif local, s’il n’y a aucune modification à faire sur le site.
Décision : Retenu
Justification : Les sites web fait par O2Web Solutions sont de bonne qualité et O2Web
Solutinos offre un bon service ( par expérience personnelle ). De plus, pour le faible coût,
nous n’avons pas à se casser la tête à faire le site ou à trouver un programmeur, un graphiste,
etc. Tout est inclu déjà dans cette compagnie.
5.2.9.4
Tableau synthèse
Concept
Faisabilité
Décision
Twitter Boostrap
oui
oui
oui
N/A
retenu
Module PHP
oui
oui
oui
N/A
retenu
O2Web Solutions
oui
oui
oui
N/A
rejeté
Table 5.18 – Synthèse de l’évaluation de l’interface client
Chapitre 6
Étude préliminaire
6.1
Plan d’analyse des concepts
Les solutions retenues pour répondre aux besoins du client Éco-Piscines pour le projet
Qualit’Eau sont présentées ci-dessous. Les idées directrices de différents concepts sont la
simplicité, la réduction des coûts suivi de la possibilité d’évoluer dans le temps.
Table 6.1 – Plan de développement des concepts
Critères
Vitesse de transfert
Taille en bit des données
transférées
Simplicité des interventions
des utilisateurs
Nombre d’entrées / sorties
Résolution conversion
Procédures
Évaluer le temps de transfert d’une donnée vers le
centre de données et calculer son inverse.
Multiplier le temps de
transfert des données par la
vitesse de transfert.
Évaluer le nombre des interventions des utilisateurs en
calculant le nombre de leurs
interventions quotidiennes.
Calculer le nombre de paramètres à mesurer en faisant
leur somme.
À partir des fiches techniques du fabricant on calcule la résolution ou l’erreur
sur les mesures.
36
Hypothèses
La fréquence de transfert
est constante
La vitesse de transfert doit
être en bit/s.
Une
intervention
quotidienne
traduit
une
simplicité du système.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
Critères
Vitesse de mesures entrées
Exécution d’algorithmes
Période d ?archivage des
données
Nombre d ?utilisateurs
simultanés
Réception de consignes du
centre
Accès au système local du
client
Procédures
Évaluer
la
fréquence
d’échantillonnage en calculant le temps entre deux
mesures en seconde et
prendre l’inverse.
Évaluer à partir des fiches
techniques du fabricant le
nombre et la vitesse des algorithmes pouvant être exécutés sur le microcontrôleur.
Calculer le poids et la taille
du système.
Évaluer l ?intégrité des données en comparant leurs
tailles avec leurs tailles initiales.
Déterminer
la
date
d ?archivage et calculer
le nombre de jours écoulés
depuis cette date.
Évaluer le nombre de
connexions
maximales
supportées par le centre
de données en multipliant
le nombre de serveurs par
le nombre de connexions
maximales de chacun.
Évaluer les temps entre la
réception des consignes et la
confirmation de la réception
des consignes par les techniciens.
Évaluer le temps mis depuis
l’arrivée chez le client et le
début de l’intervention sur
le dispositif local. Déterminer le nombre de connexions
disponibles sur le dispositif
local.
37
Hypothèses
Le temps entre les mesures
est constant.
Une donnée dont la taille
n ?a pas changé est fiable.
Un temps de moins d’une
minute entre réception et
confirmation est idéal.
38
Critères
Transmission de la position
actuelle
Mesure des temps
d’intervention
Compte client
Accès aux données et
archives
Coût
Échéancier
6.2
6.2.1
Procédures
Évaluer à partir des spécifications du fabricant de
la tablette la fréquence de
communication de la position.
Calculer le temps l’heure
d’arrivée chez le client et
l’heure de départ du technicien
Évaluer à partir des spécifications des fabricants le
nombre maximal de compte
clients disponibles sur la
plateforme.
Évaluer à partir des spécifications des systèmes d’archivage le nombre d ?accès
permis et multiplier par le
nombre de clients.
Calculer la somme des coûts
de chaque composant du
système.
Évaluer le temps de la
conception du système en
fonction de la disponibilité
des composants et le temps
de l’implémentation du système.
Hypothèses
Le temps est calculé à la minute près. On peut négliger
les secondes.
Élaboration et évaluation des concepts
Concept 1
Ce concept réuni des éléments qui contribuent à rendre la conception de l’automatisation
de l’entretien des piscines domestiques plus simple, c’est-à-dire qui réduiront le temps de
développement au minimum. Donc ce concept exige un temps approximatif de développement
de 4 semaines pour 5 ingénieurs, soit un total de 8000$ pour l’assemblage de la solution. On
peut ajouter 2 semaines pour la commande des différents composants et la réception.
39
4.1 Automatisation de l’entretien
d’une piscine
données
transférées
4.1.3 Simplicité des interventions
des utilisateurs
4.1.6 Vitesse de mesure entrées
données
simultanés
4.3.1 Réception de consignes du
centre
4.3.2 Accès au système local du
client
4.3.3 Transmission de la position
actuelle
d’interventions
4.4.1 Compte client
archives
4.5 Coûts
4.6 Échéancier
Concept 1
Concept 2
1
1
0.437
0.437
Très simple
Moyen
1
0.427
1
0.427
1
moyen
0.975
1
moyen
0.975
Élevé
1
Minimal
0.5
1
1
Élevé
Élevé
Élevé
Élevé
0.8
0.8
Majorité
Majorité
Convivialiété haute
Moyenne
Simple
Faible
600$
180$
06/2014
08/2014
Table 6.2 – Tableau synthèse des résultats des calculs
Concept 3
6.2.1.1
40
Exécuter des algorithmes : Arduino Pro Mini
L’utilisation de l’Arduino Pro Mini (Concept 5.2.1.1) permet d’obtenir une unité de
contrôle local pouvant exécuter suffisamment d’algorithmes pour les besoins du client, incluant une fréquence d’échantillonnage de 10kHz. De plus, ce module est très simple d’implantation en raison de l’accès "open-source", soit libre de droits, en ce qui concerne les
données du contrôleur et les exemples de codes. Il sera possible de relier les entrées en ajustant l’intervalle de tension à l’aide d’un diviseur tension constitué de résistances pour obtenir
une résolution de 4.9mV/div, en plus de 3 multiplexeurs pour augmenter le nombre d’entrées
à 29 entrées analogiques. Le module est compatible directement avec le Shield ARDUINOT M
Ethernet, qui lui permet directement de se connecter à un réseau de transmission de données
ADSL 6.2.1.3 pour un coût de 36$. Enfin, le montage est très simple, inclus des connecteurs
pour raccorder les entrées/sorties ainsi qu’un boitier d’un volume réduit et portable. Cette
solution se rapporte à 66$ par piscines.
6.2.1.2
Conversion numérique Analogique : Microcontrôleur
La conversion des signaux numériques en signaux analogiques de sortie est effectué directement par le microcontrôleur. Par l’utilisation des sorties PWM, de trois multiplexeur 1 à 8
pour un total de 27 sorties, et d’un montage constitué de condensateurs et de résistances, il
est possible d’utiliser les ressources de l’Arduino Pro Mini (Concept 5.2.1.1) pour répondre
aux besoins du système. La vitesse d’exécution est de 10kHz. L’implantation est très simple
au niveau du circuit et du code dans le contrôleur, ce qui implique un investissement de 1 à
2$ par unités en plus du microcontrôleur pour les pièces et le circuit.
6.2.1.3
Transfert des données : WI-FI
Le WI-FI est la solution retenue pour ce concept puisqu’il permet de réaliser efficacement
la liaison entre plusieurs appareils informatiques d’un réseau. Le WI-FI offre une grande
vitesse de transfert. Cette option diminue les limitations et complications en raison de l’emplacement de la piscine par rapport à la connexion au réseau de données. Le système sans-fil
permet de placer le dispositif à n’importe quel endroit. Le fournisseur choisi est BELL pour
un montant de 19.95 $/mois. À cela s’ajoute 147.36 $ pour le routeur central Cisco RV180W
pour le transfert des données. Les normes utilisées sont les normes IEEE 802.11a, IEEE
802.11b et IEEE 802.11g permettant d’optimiser le débit et d’assurer une bonne sécurité.
6.2.1.4
Centraliser les données : Mac Pro Serveur
La centralisation des données peut être réalisé par le Mac Pro Serveur (Concept 5.2.4.1).
Cet appareil offre une solution clé en main en incluant toutes les fonctionnalités nécessaires
au projet avec une configuration simple. Il a une capacité au delà de 2200 utilisateurs simultanés et une capacité de traitement des données élevée. Une batterie de secours est incluse,
pour assurer la disponibilité et la sauvegarde des données. Le système revient à un prix par
dispositifs de 6.92$.
6.2.1.5
41
Afficher les données : LCD-B Arduino Shield
La solution à complexité de conception moindre est l’utilisation de l’écran tactile présenté
en 5.2.5.2, le module LCD-B Arduino Shield [57]. Celui-ci est directement compatible avec
les modules Arduino Pro Mini. Des librairies et des exemples d’utilisation sont disponibles
en ligne dans le but de communiquer entre le microcontrôleur et l’écran. Cet affichage de
480x272 pixels permet la création d’un interface personnalisé et convivial. Ce module revient
à un coût de 120$ par unité.
6.2.1.6
Support à distance aux techniciens : Samsung Galaxy S4
Pour le support à distance aux techniciens, le Samsung Galaxy S4[75] est l’option qui
intègre aisément toutes les exigences présentées par le client. Il permet la communication
de consignes, la consultation de données à distance ainsi que la géolocalisation et le calcul
des temps d’intervention. Un forfait à 71.95$ par mois est offert par Vidéotron incluant le
prix du téléphone. Cet appareil, à la fine pointe de la technologie, offre un grand écran de 5
pouces, une autonomie de 12 heures en utilisation continue et une précision GPS de moins
de 10 mètres.
6.2.1.7
Sécuriser les données : Niveau 3
Pour sécuriser les données, il est possible de faire affaire avec la compagne Niveau 3,
qui prendra en charge toutes les actions nécessaires relatives à la sécurité informatique des
données privées du client et des utilisateurs. Ce sont des experts en le domaine qui prennent
en charge cette partie du problème, ce qui permet d’obtenir une bonne garantie sur la sécurité
et une assurance au niveau de la qualité. (PRIX ! ! ! !)
6.2.1.8
Archiver les données : Mac Pro Serveur
Le serveur Mac Pro Serveur utilisé par le présent concept permet un archivage des données
de la compagnie. Étant déjà inclus dans le projet, cela évite des frais supplémentaires, et
permet de partager des fichiers directement sur le serveur, qui sera localisé à même le local
de la compagnie. La maintenance et l’ajout de matériel est alors simplifié étant donné que le
client à accès directement au système sans avoir à communiquer avec un intermédiaire. Par
contre, en cas de bris, le système en entier est inclus dans un seul module, ce qui augmente
les risques de panne générale.
6.2.1.9
Interface du client : 02Web
L’interface du client de la compagnie 02Web utilisant Drupal est une solution qui est
rapide à obtenir. Celui-ci est réalisé par une équipe de professionnels, ce qui permet d’obtenir
un produit clé en main avec les différents modules nécessaires inclus, soir le paiement, l’accès
au donnée en temps réel et archivées. Cependant cette solution est moins sécuritaire dans le
42
cas où les mises à jour ne sont pas effectuées régulièrement, et elle demande de faire affaire
avec la compagnie lors d’un problème informatique.
Le coût pour l’interface client est de 5.00$ par dispositif local.
6.2.2
Concept 2
Comme dans tout projet, des limites budgétaires sont fixées. La premier concept est
par conséquent le système le moins dispendieux en terme de développement et du coût des
pièces. Par conséquent, ce concept réfère aux solutions les moins dispendieuses tout en offrant
au client une solution fiable qui répond aux exigences. Ce concept demandera toutefois un
temps global pour 5 ingénieurs de 6 semaines afin de mettre en place un tel système, ce qui
équivaut à un montant de 12 000$, soit 15$ par dispositifs. On peut ajouter 2 semaines pour
la commande des différents composants et la réception.
6.2.2.1
Exécuter des algorithmes : Arduino Pro Mini
La solution retenue pour l’exécution d’algorithmes est la version l’Arduino Pro Mini
(Concept 5.2.1.1). Il s’agit non seulement d’une pièce qui a déjà fait ses preuves sur le marché,
mais qui se démarque surtout par son incroyable rapport qualité/prix. Le coût d’une telle
solution est d’environ 30$ par dispositif, en plus du module Shield ARDUINOT M Ethernet,
qui lui permet directement de se connecter à un réseau de transmission de données ADSL
6.2.1.3 pour un coût de 36$. L’Arduino offre 512 octets de mémoire EEPROM, 1 kb de
SRAM, 16 KB de mémoire flash et bien d’autres caractéristiques amplement suffisantes pour
répondre aux besoins du système. Le volume du boitier étanche à l’eau est de 0.001m3, ce
qui est négligeable face aux limites imposées.
6.2.2.2
Conversion numérique : Microcontrôleur
Le microcontrôleur est la solution la moins coûteuse puisque l’Arduino Pro Mini possède déjà des sorties PWM qui permettent la sortie numérique. Cette solution présentée en
sort victorieux pour la conversion numérique. Il respecte les contraintes du système et sera
capable de générer 27 signaux numériques à partir de 3 signaux numériques à l’aide d’un
démultiplexeur, tel que déjà présenté dans le concept 6.2.1.2. Cette partie du concept revient
à un coût de 2$ supplémentaire par unité.
6.2.2.3
Transférer des données : Sans-Fil WI-FI
La solution proposé utilise le réseau de large bande ADSL pour transférer les données
du dispositif local vers le centre de gestion. Le fournisseur Vidéotron offre un tel service
pour 39.95$ par année incluant le routeur VPN pour permettre le transfert de données et un
modem pour utiliser la ligne téléphonique. Le réseau sera connecté au système d’exécution
d’algorithmes par le Shield Arduino inclus dans la section ??.
6.2.2.4
43
Centraliser les données : Mac Pro Serveur
Le Mac Pro Serveur est choisi pour la centralisation des données. Il possède les dernières
technologies sur le marché. Son processeur Intel Xeon Hexacoeur à 3,5 GHz avec 12 Mo de
mémoire cache N3 rend les traitements de données très rapides. Il peut contenir des disques
durs SSD d’un To. C’est une solution à prix raisonnable qui répond aux critères du concept. Le
prix pour le serveur lui même est de 5300$. À cela s’ajoute 230 $ pour la batterie de secours.
La facture totale est donc de 5230$ divisé pour 800 utilisateurs, ce qui donne 6,92$ par
dispositif local. Les composantes du Mac Pro Serveur sont robustes et totalement destinées
à un usage professionnel. Le serveur permet d’accueillir un minimum de 200 utilisateurs, et
peut aisément se rendre jusqu’à 3 000 utilisateurs simultanément. La sécurité des données
est gérée par le module de sécurisation des données.
6.2.2.5
Afficher les données : Écran et boutons
La solution réaliste la plus économe parmi celles présentées est l’utilisation d’un écran
LCD communiquant I2C avec le microcontrôleur ainsi que des boutons pour interagir avec
l’utilisateur. Il permet l’affichage de 2 lignes de 16 caractères, possède un rétro-éclairage
ajustable pour une bonne visibilité en tout temps. Sa dimension est de 36 x 79 x 20 mm.
Plusieurs librairies et exemples de code sont disponibles en ligne pour la configuration, et
il est disponible pour un coût de 20$. Le prix est relativement faible et il nécessite peu de
temps de développement étant donné sa simplicité, cependant l’expérience utilisateur, soit la
convivialité, est limité avec cette solution.
6.2.2.6
Gestion des techniciens : Téléphone intelligent
Pour la gestion des techniciens, le téléphone intelligent est retenu. Il s’agit plus particulièrement du Samsung Galaxy S4. Les techniciens seront en mesure de consulter des données, de
gérer des horaires, etc. Son écran de 5 pouces tactile leur permet de connaitre une expérience
agréable, tout en remplissant les critères du concept économique. Le forfait choisi est le forfait
de 71.95$ par mois de Vidéotron avec le téléphone à 0$, incluant des appels locaux et interurbains. Le téléphone est autonome jusqu’à 12 heures en utilisation continue. Cela rivalise
avec l’autonomie des ordinateurs portables. La durée de vie du S4 est essentiellement celle de
sa batterie. Vu que le système sera fréquemment utilisé par les techniciens, on envisagera un
changement de batterie tous les 3 ans. Cette dernière est accessible pour environ 40$, prix
qui va décroître avec le temps. Ce téléphone est puissant, simple à manipuler et permettra
de communique aisément avec le centralisation de données via le réseau de données mobiles.
Il revient donc à 27.50 par dispositifs.
6.2.2.7
Sécuriser les données : TrueCrypt 6.1a
Le logiciel choisi est Truecrypt 6.1a. Il est gratuit et utilise des algorithmes extrêmement
sophistiqués pour l’encryptage des données. Il permet de chiffrer une partition entière ou
un périphérique, ce qui est parfait pour la protection de données massives. L’utilitaire est
44
totalement gratuit. La version 6.0a de Trucrypt a reçu un Certificat de Sécurité de Premier
Niveau (CSPN) par l’Agence nationale Francaise de sécurité des systèmes d’information
(ANSSI).
6.2.2.8
Archiver les données : LaCie 5big NAS Pro
Pour le concept économique, LaCie 5big NAS Pro s’avère être l’option la plus adaptée. Il
est constitué d’un périphérique externe contenant des disques durs branchés en raid. Posséder
ce système à proximité de nos serveurs empêche la perte des données dans le cas où le ou
les serveurs brisent. Le produit coûte 1199,99$ pour 800 utilisateurs, ce qui revient a 1,50$
par dispositif local. L’utilitaire est considéré comme une révolution du cloud. Lacie nous offre
aussi avec l’achat de ce système un soutient technique pour 3 ans, sans avoir à payer aucun
extra. Les disques durs branchés en raid 5 premettent de cumuler 10 To de mémoire.
6.2.2.9
Interface Client :Twitter Bootstrap
Twitter Bootstrap sera utilisé pour la conception de l’interface. Le langage de programmation HTML5 est assez riche en possibilités pour permettre la création d’une interface
graphique conviviale. De plus, Bootstrap permet de développer des prototypes pour ordinateurs et également pour plateformes mobiles. L’utilitaire est totalement gratuit. Deux couches
d’interfaces seront développées, l’une pour plateformes mobiles et l’autre pour ordinateurs.
Par conséquent l’utilisateur pourra utiliser la technologie de son choix (tablette, téléphone
intelligent ou ordinateur). Le HTML5 est un langage de programmation fiable puisque c’est
la dernière version du langage (HTML) qui a beaucoup évolué avec le temps. Couplé avec le
CSS3, l’application résultante sera fiable. L’ensemble des outils proposés permettent de réaliser une interface professionnelle et ergonomique. Le résultat final dépend tout simplement
des capacités de ceux qui la réalisent. Mais Bootstrap reste accessible et facile à utiliser.
6.2.3
Concept 3
Ce concept sera celui qui aura le plus de scalabilité, c’est à dire celui qui sera le plus flexible
afin de le maintenir le plus a jour possible. Ce concept réduirait les erreur dû au matériel
moins récents et permettera aussi la possibilité d’ajouter du matériel afin de le rendre plus
performant. En bref, nous pouvons personnalisé le concept comme on le veut pour obtenir
les performances désirées.
Nous avons approximé un temps de développement de 6 semaines pour 5 ingénieurs soit
un total de 12 000$ pour assembler ce concept donc 15$ par dispositif.On peut ajouter 2
semaines pour la commande des différents composants et la réception.
6.2.3.1
Exécuter des algorithmes : Raspberry Pi
Ce concept utilise le Raspberry Pi Model B 512MB RAM, qui est un microcontrôleur supportant le vidéo et qui est plus puissant. Il est donc facile d’ajouter des entrées et des sorties
et est capable de les supporter à une vitesse convenable. De plus, la mémoire du Raspberry
45
Pi Model B 512MB RAM est composée d’une carte SD, donc il est facile d’augmenter cette
mémoire si jamais nous en avons besoin. Puisque le Raspberry Pi Model B 512MB RAM devient notre pièce principale du dispositif, il faudra prévoir sa communication. Puisque nous
parlons de scalabilité ou d’évolution du système, nous ne pouvons pas utilisé la connexion
adsl, il nous faudra utiliser le WI-FI afin de pouvoir modifier le dispositif comme on le veut
sans avoir à prévoir une sortie pour un fil et sans avoir à modifier la longueur de celui-ci.
Donc, pour avoir une connexion WI-FI, il faudra lui ajouter une clé usb comme mentionné à
la partie Raspberry Pi Model B 512MB RAM.
Le coût du raspberry pi s’élève à 111,24$ par dispositif.
6.2.3.2
Conversion numérique : Circuit intégré
L’utilisation d’un circuit intégré, rend ce système indépendant du microcontrôleur puisque
c’est un assemblage de puces qui nous permet entre autre de s’adapter au besoins du client
en terme de sortie et de résolution. En effet, avec ce type de solution, il est possible de choisir
un intervalle de conversion des signaux numériques vers analogues. Considérant qu’un circuit
intégré est un assemblage de puces, il est facile de changer les signaux de sortie pour les
adapter à différent besoins si ceux-ci changent. En plus, l’entretien ou la mise à niveau d’un
circuit intégré est très simple, car encore une fois, c’est un arrangement de puce indépendante
du microcontrôleur. Il suffit seulement de changer la puce que l’on veut et le tour est joué.
Le prix du circuit intégré est 7.94$ pour chacun des dispositifs.
6.2.3.3
Transférer des données :
Ce concept utilise le wi-fi pour sont transfert de données, car celui-ci ne dépend pas
d’un fil adsl pour ce connecter à internet. Donc, il est plus facile de déplacer, ou modifier
l’emplacement du dispositif dans le cas ou nous en avons besoins. Ceci dit, incluant le fait que
le client dispose d’internet, il faudra tout de même lui fournir un routeur que l’on configurera
afin qu’il comunique correctement avec notre centre de données. Le routeur choisit, le cesco,
est au prix de 147.36 $.
6.2.3.4
Centraliser les données :
La centralisation de ce concept ce fait à l’aide d’un serveur. Pour qu’un serveur soit
flexible ou scalable, par exemple une augmentation du traffic sur le serveur, il faut pouvoir
augmenter la rapidité de celui-ci en lui ajoutant de la RAM, un ou des processeurs ou même
lier des serveur entre eux ( Super ordinateur ). De plus, si la compagnie augmente sa clientèle
et décide de modifier les dispositif afin qu’ils récupère plus de données, il va falloir considérer
l’ajout de disques durs pour augmenter le stockage temporaire avant l’envoie vers l’archivage.
C’est pourquoi, pour ce consept, le serveur idéal est le IBM System x3530 M4, car premièrement, c’est un serveur type rack, c’est à dire qu’on peut facilement connecter plusieurs
autre serveur sur ce rack. En plus, sur la carte mère même, il y a un emplacement pour un
deuxième processeur. Ce qui peut être très utile au lieu de changer de serveur complètement
ou d’acheter un autre serveur.
46
Le coût pour ce serveur est de 7.58 $ par dispositif local
6.2.3.5
Afficher les données :
Pour ce qui est de l’affichage des données, il peut être pratique de vouloir changer l’aspect
graphique de l’affichage ou bien la disposition de objets dans celle-ci afin de rester dans la
scabilité. Comme c’est l’idée du concept 3, l’écran tactile est choisit. En effet, avec l’écran
tactile il est possible d’ajouter des aspect graphique, changer l’interface et même augmenter
la qualité d’affichage ( si le processeur est assez puissant ).
L’écran tactile coûte environ 120$ par dispositif.
6.2.3.6
Gestion des techniciens :
La solution la plus flexible pour le support aux techniciens est l’ordinateur portable. En
effet, l’appareil devra avoir un logiciel capable de gérer/comptabiliser le temps de chacune des
interventions des techniciens. Pour ce faire, premièrement, l’appareil doit être assez puissant
et deuxièmement, le logiciel pourrais changer et demander de meilleurs performances, de
meilleurs graphiques, bref être plus sofistiqué. C’est pourquoi, l’ordinateur est le meilleur
choix dans nos cas d’analyse de faisabilitée.
Le choix de l’ordinateur portable comme appareil électronique tourne aux environ de 8$
par dispositif local.
6.2.3.7
Sécuriser les données :
La sécurité des données n’a pas trop d’impacte sur la flexibilité. Tout de même, une des
solutions données, KASPERSKY TOTAL SECURITY FOR BUSINESS, nous offre une suite
complète sur la sécurité des réseaux. De plus, le logiciel vient avec plusieurs licences, donc
si nous désirons avoir un peu plsu de matériel informatique ( serveurs/ordinateurs ) il n’y
aurait pas de problème. En choissisant précédemment dans la section Gestion des techniciens :
, l’ordinateur portable, on se donne la possibilité de mettre ce logiciel de sécurité sur les
ordinateurs des techniciens afin de protéger les données de la compagnie lors des échanges de
données.
Le coût de cette solution pour ce concept est 1,92$ par dispositif local pour 3 ans, donc
environ 3,20$ pour 5 ans.
6.2.3.8
Archiver les données :
Pour l’archivage, le LaCie 5big NAS Pro est un bon choix pour ce concept. En effet,
celui-ci offre une grande capacité de memoire et permet de la changer à chaud. C’est à dire
pendant que les échanges de données se font. Il est possible aussi de changer le mode RAID
si jamais l’architecture réseau change et que le RAID utilisé n’est plus aussi efficace. De plus,
le LaCie 5big NAS Pro est indépendant de notre serveurs, donc si jamais notre serveur est
en panne, alors nous ne perderons pas les archives. Finalement, avec ce choix, nous avons un
47
support technique d’inclut nous assurant une stabilité et une maintenance sur tous les aspect
de la sauvegarde de données.
Le coût associé à cette solution est de 1,50$ par dispositif local.
6.2.3.9
Interface Client :
Pour ce qui est de l’interface, c’est le Module de gestion PHP qui remporte le prix du
plus flexible. En effet, ayant les bon outils en main comme les bon services apache et PHP, la
seule limite est notre imagination. Nous pouvons personnaliser notre application web comme
on le veut et si jamais il y a du changement à faire dans le future, cela reste très simple d’aller
changer quelques lignes de code pour pouvoir y ajouter les éléments désiré.
Le coût de l’interface client, ici, est négligable.
Chapitre 7
Concept Retenu
7.1
Matrice de décision
Le tableau 7.1 permet de faire une décision pour ce qui est du meilleur concept pour
notre projet. Les pourcentages dans le tableau sont obtenus grâces aux données du tableau
?? provenant des caractéristiques des différentes parties.
48
49
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
4.1 Automatisation de
l’entretien d’une piscine
données
transférées
4.1.3 Simplicité des
interventions des utilisateurs
Pond.
35%
Concept 1
31.39%
Concept 2
28.07%
Concept 3
27.798%
5%
5%
5%
5%
4%
1.75%
1.75%
2.42%
8%
8%
7%
7%
4%
4%
4%
4%
4%
1.708%
1.67%
1.708%
4.1.6 Vitesse de mesure
entrées
données
simultanés
4.3.1 Réception de consignes
du centre
4.3.2 Accès au système local
du client
4.3.3 Transmission de la
position actuelle
d’interventions
4.4.1 Compte client
archives
4.5 Coûts
3%
3%
3%
3%
4%
3%
20%
3%
7%
2.64%
3%
20%
3%
7%
2.64%
2.975%
16%
2.5%
3.5%
4%
3%
20%
3%
7%
10%
10%
10%
10%
16%
5%
14.4%
5%
14.4%
5%
14.4%
5%
4%
4%
4%
4%
4%
2.4%
2.4%
2.4%
3%
3%
3%
3%
17%
10%
7%
17%
10%
7%
8.91%
6.6%
2.31%
17%
10%
7%
8%
1.6%
6.08%
3.5%
5%
4.37%
4.2%
4.2%
100%
88.76%
77.66%
86.90%
4.6 Échéancier
TOTAL
Table 7.1 – Tableau matrice de décision
7.2
50
Interprétation des résultats
Il est possible de conclure que le concept ayant recu le meilleur résultat est le concept 1,
puisqu’il obtient un total de 88,76%. Néeammoins ce score est très proche de celui du concept
3 qui est de 86.90%.
Pour l’automatisation de l’entretien d’une piscine, les deux concepts on partiquement le
même pourcentage. La différence s’est fait au niveau de l’automatisation et l’entretion. Le
concept 1 obtien une note de 31,39% et le concept 3 obtien la plus basse note des trois concept
qui est 27.798%
Pour ce qui est de la centralisation des données, le concept 1 ou 3 est un bon choix, les
deux obtiennent a note maximale de 20% tandis que le consept 2 obtien la note de 16%
Pour le support aux techniciens les trois concepts obtiennent les mêmes pourcentages, car
les 3 solutions sont capable emplement de subvenir aux besoins.
Pour service aux clients le concept 1 obtient 13% alors que le concept 2 a 6%.
En ce qui conserne les coûts, on remarque que le concept 1 a un coût plus élevé que le
concept 3 qui lui a un coût plus élevé que le concept 1.
7.3
Description du concept choisi
Le concept choisit est donc le Concept 1 qui mise sur la simplicité du système. En effet, ce concept utilise le Arduino Pro Mini facile d’assemblage et de fonctionnement. Cette
solution est suffisament performante pour les exigences du client. En effet, cette solution
peut posséder plus de 20 entrées et sorties et est capable grâce au microcontrôleur d’avoir
un multiplexeur pouvant augmenter les sorties jusqu’à 27. De plus, la résolution obtenue est
nettement meilleur que 0.015, elle est de 4,9mV.
Pour ce qui est du transfert de données, le concept choisit utilise le Wi-Fi, un élément
simple et efficace de nos jour.
Les données sont ensuite transféré vers un centre de données qui ici est le Mac Pro Serveur.
Selon sa fiche technicque, celui-ci serait capable d’avoir suffisament d’utilisateurs de connectés
simultanément, plus de 2200. Pour assurer la survie du serveur, une batterie de ecours y est
ajouté.
L’archivage, pour rester dans la simplicité se fera sur une autre partition ou autres disques
durs sur le Mac Pro Serveur.
Le dispositif local affichera ses données à l’aide du Arduino Shield LCD. Un écran tactile,
facilitant les interventions de l’usager.
Tant qu’à eux, les techniciens sur la rote auront un Samsung Galaxy S4 comme appareil
électronique, incluant un GPS et assez performant pour exécuter des algorithmes complexes.
Malgré tout cela, il ne faut pas oublier de sécuriser toutes ces données. Pour ne pas
s’occuper de cette charge de travail, nous allons faire affaire avec une compagnie externe (
Niveau3 ) pour s’occuper de la surveillance et la sécurité de notre réseau.
Finalement, une interface web sera de mise pour les utilisateurs ayant un dispositif chez
eux. Ce site web sera produit par la compagnie O2Web Solutions à un coût d’environ 4000$.
51
En mettant cela entre les mains de cette compagnie, nous nous assurons d’un service professionnel et aussi d’une application web responsive et axé sur l’expérience utilisateur.
7.4
Conclusion
Pour conclure, le groupe d’expert conseil BlueStream a trouvé une solution au projet
Qualit’Eau pour le client Éco-Piscines pour automatiser l’entretient des piscines domestiques.
Suite à une analyse des besoins et objectifs, un cahier des charge a pu être établi par les
ingénieurs de notre équipe. Il a été par la suite question de la conceptualisation et l’analyse
de faisabilité qui a mené ensuite l’étude préliminaire permettant de sélectionner un concept
pour le problème. Le Concept 1 à été retenu en raison de ses particularités intéressantes pour
le client et ses usagers.
Bibliographie
[1] Arduino, Hardware Index, [En ligne]. http://arduino.cc/en/main/boards (Page
consultée le 12 mars 2014)
[2] Sparkfun, Serial Peripheral Interface (SPI), [En ligne].
https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-peripheral-interface-spi/all
(Page consultée le 17 mars 2014)
[3] Sparkfun, I2C, [En ligne]. https://learn.sparkfun.com/tutorials/i2c (Page
[4] Arduino, Arduino Development Environment, [En ligne].
http://arduino.cc/en/Guide/Environment#.UyH_N_ldUbg (Page consultée le 12
mars 2014)
[5] Arduino, Arduino Pro Mini, [En ligne].
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardProMini#.UyH_4PldUbh (Page consultée
le 12 mars 2014)
[6] SparkFun Electronics, Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz, [En ligne].
https://www.sparkfun.com/products/11113 (Page consultée le 12 mars 2014)
[7] Digi-Key Corporation, MX23A12NF1, [En ligne].
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US&launch_type=newconfig&ratetype=D&site_type=public&display_
availability=true&lenovo=false&display_leasing=true&cancel_url=https%3A%
2F%2Fwww-304.ibm.com%2Fshop%2Famericas%2Fwebapp%2Fwcs%2Fstores%
2Fservlet%2FGenericApplicationError%3F%26storeId%3D1&real_time_c1=
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le 20 mars 2014)
Annexe A
Liste des sigles et des acronymes
ADSL
ARM
DAC
DEL
filtre RC
GPIO
GPS
HDMI
I2C
IP/MPLS
LCD
LSB
LTE
MSB
MUX
PWM
RAID
RAM
SD
SIM
SPI
SSD
USB
WiFI
WiMAX
PHP
CMS
Asymmetric Digital Subscriber Line
Architecture de processeur Advanced RISC Machines
Digital-to-analog converter
Diode électroluminescente
Filtre résistif capacitif
General Purpose Input/Output
Global Positioning System
High Definition Multimedia Interface
Norme Inter Integrated Circuit
Internet Protocol/Multi Protocol Label Switching
Liquid crystal display
Least Significant Bit
Long Term Evolution
Most Significant Bit
Multiplexeur
Pulse-width modulation
Redundant Array of Independent (or inexpensive) Disks
Random Access Memory
Secure Digital
Subscriber Identity Module
Liaison Serial Peripheral Interface
Solid state drive
Universal Serial Bus
Wireless Fidelity
Worldwide Interoperability for Microwave Access
Personal Home Page
Content management system
59
Annexe B
Conversation avec IBM
Voici l’échange que nous avons eu avec un vendeur de l’entreprise IBM :
Please do not post credit card or other sensitive data in this window. The ibm.com privacy
policy applies to information collected through this tool. You may use the link at the bottom
to review. Please wait for your IBM Sales Consultant to respond.
You are now chatting with ’Christophe’
Christophe : Thank you for accepting our chat service. My name is Christophe, how may I
assist you ?
you : Hi im looking for a server to contains over 2200 users at the same time
Christophe : Alright, was this for your company or a client of yours ?
you : my compagny
Christophe : ok great. Now what would be primary function of the server, to support that
many users ?
you : yes because it will be a data center and web application
Christophe : So primarily, this will function as a host for your web application. Christophe :
Are these users all concurrent, or is that the max traffic per day ?
you : yes and max traffic per day
Christophe : so 2200 users are all logged in at once ?
you : yes
Christophe : What is this running on now ?
you : my computer .. haha
you : a basic intel i7
Christophe : And I take it, its not performing well at all ?
Christophe : Could you tell me what your budget is for this new server ?
you : 8 000 Christophe : OK. So do you have some basic requirements that you could outline,
other than just the user base ?
you : Heum maybe 2-3 HD too make RAID, 16 Go RAM and a good Xeon proc
Christophe : Ok, that sounds about right. I take it you will only need 1 CPU ?
you : i think yes
Christophe : Would you be interested in a server with room for 2 CPU for future growth, or
just leave it to a server with 1 CPU ?
60
ANNEXE B. CONVERSATION AVEC IBM
61
you : 2 for future please
Christophe : Alright.
Christophe : So with that price range, one server comes to mind.
Christophe : You mentioned RAID, which raid level were you interested in ?
you : maybe 10
you : or 5 or juste 1 or 0
Christophe : RAID 1 & 0 should be possible on the controller that is provided
Christophe : RAID 5 will be a purchased upgraded to that raid controller.
Christophe : How much harddrive space do you require ?
you : 5 if possible and its ok for 1 and 0
Christophe : Ok
Christophe : So how much disk space will be needed in total ?
you : ok in To ?
you : heum maybe 3 to 5 To
Christophe : ok. 3-5TB will be fine
Christophe : When do you hope to purchase this server by ?
you : heum i dont know im looking to have a price to compare
Christophe : Ok, so you have quotes from other vendors ?
Christophe : And the cheapest will be the one you choose ?
you : heum just in line store form dell and apple
Christophe : We will be competative, but we are not the cheapest I will admit.
Christophe : But you get quality and uptime with our machines.
Christophe : If you are looking for best price as the final determining factor, I will make note
Christophe : x3530m4 System X
Christophe : Thatr is the server i’m recommending
Christophe : you can see the pricing there
Christophe : keep in mind, those prices, do not include licensing and harddrives
Christophe : so i would imagine we can provide you the server around the 8000 mark
you : Oh thank you very much !

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