Cahier des charges

Projet « Infrastructure logicielle pour Bâtiment
Intelligent »
Cahier des charges
Equipe 3 :
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Laurent Alépée
Fabian Bouchy
Huong Huyunh
Xavier Martin
Nathalie Mibord
Valério Postiglione
Maxime Rochemir
Charlotte Trotta
Joao Zeni
Plan
1. Introduction au problème posé
2. Expression fonctionnelle du besoin
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
Contrôle et monitoring des lumières
Gestion du réveil
Media center
Surveillance à distance
Balisage
Gestion de la température
3. Contraintes de développement matériel
4. Solution proposée pour répondre au besoin
4.1.
4.2.
4.3.
Une solution unifiée
Interfaces utilisateurs variées
Simulation d’une intelligence artificielle
5. Fonctionnalités d’une maison pièce par pièce
5.1.
5.2.
Plan de la maison
Inventaire des fonctionnalités
Cahier des charges
13/01/2014
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1.
Introduction au problème posé
L’objectif de ce projet est de concevoir une structure technologique pour équiper un
appartement ou une maison dans le cadre d’un projet de bâtiment intelligent.
L’intégration de technologies à un bâtiment a pour but de faciliter la vie de ses
habitants, de garantir leur sécurité et d’apporter un petit plus à leur habitat. Notre vision d’un
bâtiment intelligent est celle d’un bâtiment qui se laisse piloter en restant discret. Nous
porterons l’accent sur la simplicité et la multitude des interfaces offertes aux utilisateurs.
2.
Expression fonctionnelle du besoin
2.1.
Contrôle et monitoring des lumières
Toutes les lumières (leds simples) sont reliées à un arduino.
Un second arduino gère le fonctionnement d’une lumière particulière (dans la chambre) dont
on peut faire varier à la fois la couleur et l’intensité (led RGB).
Nous disposerons d’un tableau de bord dans OpenHAB (interface Web) spécifiant l’état de de
chaque lumière de la maison. Il sera alors aussi possible de commander l'allumage (resp.
l’extinction) de chacune des lumières présentes dans la maison.
2.1.1
Extinction des lumières
L’extinction de la lumière de la chambre peut se faire automatiquement si l’heure du coucher a
été configurée sur le calendrier Google :
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Une extension possible serait d’ajouter un système de contrôle parental. Les parents pourraient
ainsi choisir à quelle heure les lumières des chambres des enfants s’éteindraient.
2.2.
Gestion du réveil
L’utilisateur pourra programmer son réveil, via l’utilisation du calendrier Google. En plus de
cette programmation journalière, il est prévu de ne déclencher le réveil que si l’utilisateur est
dans son lit au moment du déclenchement du réveil. Pour se faire, un capteur de pression est
présent dans le lit.
Ainsi si l’utilisateur avait programmé son réveil et qu’il est bien dans son lit à l’heure
programmée, le réveil (musique) sonne et la lumière (variateur de couleurs) s’allume
progressivement. L’arrêt de la musique et de la lumière n’est réalisé que lorsque l’utilisateur se
lève du lit.
Ci-dessous une explication schématique de ce fonctionnement:
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2.3.
Media center
Il permet de gérer l’ambiance musicale. L’utilisateur peut commander la lecture, l’arrêt et le
changement de radio.
2.4.
Surveillance à distance
Lorsque le mode “surveillance à distance” est activé, la détection d’un mouvement devant la
porte d’entrée envoie une notification à l’utilisateur. Ce dernier est notifié par e-mail; cet e-mail
contiendra la dernière photo prise par la webcam ainsi qu’un lien vers le streaming de la vidéo.
Une extension envisageable serait de pouvoir communiquer avec le visiteur au travers d’un
combo micro / haut-parleur installé sur la porte.
La porte d’entrée sera ainsi équipée d’une webcam directement reliée au Raspberry Pi.
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2.5.
Balisage
Un scénario sera configuré par défaut pour éclairer le chemin de la chambre vers les toilettes
en pleine nuit. Un capteur de pression sera installé sur le lit et déclenchera le scénario dès qu’il
détectera que l’utilisateur est sorti du lit (s’il fait nuit). Deux capteurs infrarouges signaleront la
position de l’utilisateur dans le couloir.
Ci-dessous le schéma détaillant le fonctionnement du balisage :
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Une extension possible serait d’identifier dans quelle pièce est présent l’utilisateur et
d’enregistrer tous les chemins possibles (d’une pièce à une autre). Cela donnerait la possibilité
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à l’utilisateur d’éclairer son chemin vers la pièce de son choix, par une simple requête au
système.
2.6.
Gestion de la température
Chaque pièce sera équipée d’un capteur de température (enOcean), et de capteurs de présence
(infrarouge, ultrason). Avant chaque action, on vérifiera qu’il y ait une personne présente dans
la pièce grâce aux capteurs de présence. Des valeurs de référence permettront de contrôler
l’activation du chauffage/climatisation en fonction des valeurs mesurées.
D’autre part, si une fenêtre est ouverte, le chauffage est automatiquement coupé.
Les capteurs de présence seront reliés à un arduino, et les capteurs enOcean seront
directement connectés au serveur OpenHAB (Raspberry).
Le fonctionnement actuellement mis en place est décrit dans le schéma ci-dessous:
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3.
Contraintes de développement matériel
Pour la réalisation de ce projet, le matériel suivant sera utilisé:
- Arduino
- capteur de pression
- capteur ultrason
- capteur infrarouge
- Caméra D-link DCS-5222L
- Raspberry
- Téléphone
- Kit EnOceanESK 300
- leds
4.
Solution proposée pour répondre au besoin
L’architecture globale du projet est la suivante :
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4.1.
Une solution unifiée
Notre approche considère les éléments du bâtiment piloté comme les composants d’un seul et
même système. Les lumières, les portes, les capteurs, etc.. n’ont pas ou très peu d’intelligence
embarquée. Ils sont connectés à une application centrale (tournant sur le Raspberry Pi fourni)
qui se charge de prendre une décision et d’initier la réponse matérielle appropriée.
Cette approche nous permet d’une part de donner à l’utilisateur un contrôle complet à
distance, et d’autre part de créer des interactions riches comme une commande “allumer
toutes les lumières au réveil de l’utilisateur 1”. Si le composant “lumière” était disjoint du reste
du système et ne réagissait qu’à un capteur de pression ou de présence, ce type de scénario
serait difficilement envisageable.
4.2.
Interfaces utilisateur variées
Une ou plusieurs interfaces claires, accessibles et adaptées à chaque situation font la différence
entre un simple gadget et une nouvelle manière d’envisager son espace de vie. Nous nous
orientons vers deux interfaces accessibles en parallèle :
● Une interface web (accessible via portable, tablette, ordinateur)
● Une interface vocale
4.3.
Simulation d’une intelligence artificielle
Cette fonctionnalité va main dans la main avec l’interface vocale. A travers un composant de
synthèse vocale l’application pourra, dans une certaine mesure, communiquer avec
l’utilisateur. Notre objectif n’est pas de créer une intelligence capable de tenir une conversation
poussée, mais d’offrir une réponse audio à l’utilisateur pour confirmer la prise en compte de sa
commande vocale. L’effet escompté est de rendre l’interaction plaisante.
Il sera ainsi possible, par de simples commandes vocales, d’ordonner différentes actions :
comme par exemple, l’allumage ou l’extinction de toutes les lumières, l’allumage de la radio,
etc.
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5.
Fonctionnalités d’une maison pièce par pièce
5.1.
Plan de la maison
5.2.
Inventaire des fonctionnalités offertes par l’interface web
5.2.1.
Salon
- Allumer/éteindre lumière plafond
- Allumer/éteindre applique lumineuse
- Allumer/éteindre chauffage (*)
- Ouvrir/fermer volet (*)
- Afficher la température
- Afficher l’état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*)
- Détecter présence (*)
5.2.2.
Cuisine
- Allumer/éteindre lumière plafond
- Allumer/éteindre lumière hotte
- Allumer/éteindre chauffage (*)
- Ouvrir/fermer volet (*)
- Afficher la température
- Afficher l’état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*)
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- Détecter présence (*)
5.2.3.
Chambre
- Allumer/éteindre lumière plafond
- Allumer/éteindre lampe chevet
- Allumer/éteindre/changer couleur, intensité lampe RGB
- Allumer/éteindre chauffage (*)
- Ouvrir/fermer volet (*)
- Afficher température
- Afficher l’état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*)
- Détecter présence dans le lit
5.2.4.
Couloir
- Allumer/éteindre lumière plafond
- Allumer/éteindre lumière au sol zone 1
- Allumer/éteindre lumière au sol zone 2
- Allumer/éteindre chauffage (*)
- Afficher état porte (ouverte/fermée) (*)
- Détecter présence zone 1
- Détecter présence zone 2
5.2.5.
Toilettes
- Allumer/éteindre applique lumineuse
- Allumer/éteindre lumière au sol
- Détecter présence
5.2.6.
Salle de bain
- Allumer/éteindre lumière plafond
- Allumer/éteindre lumière du miroir
- Allumer/éteindre chauffage (*)
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- Ouvrir/fermer volet (*)
- Afficher température
- Afficher état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*)
- Détecter présence (*)
5.2.7.
Autres
- Allumer/éteindre la radio : choix possible parmi classique, jazz, hit, rock, lounge.
- Afficher la température moyenne de la maison
- Activer/désactiver le contrôle de surveillance
(*) : Simulation sur OpenHab seulement : ces fonctionnalités sont prévues sur l’interface, mais
non réalisées sur la maquette; elles ont toutefois été prises en compte dans l’élaboration des
différents scénarios.
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