Équipe 09 - Université Laval

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 09 — Geniustek
matricule
nom
signature
111 061 627
Chouinard, Stéphane
111 080 395
Lafond, Richard
111 088 589
Codo, Herman Racine Chardel
111 088 836
Sossou, Dagbedji Karels
111 074 058
Béland, Nicolas
Université Laval
18 avril 2014
Historique des versions
version
0
1
2
finale
date
7 février 2014
21 février 2014
14 mars 2014
18 avril 2014
description
version
version
version
version
0
1
2
finale
Table des matières
Table des figures
v
Liste des tableaux
vii
1 Introduction
1
2 Description
2
3 Analyse des besoins
3.1 Analyse des besoins . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Dispositif local de commande . .
3.1.2 Centre de gestion . . . . . . . . .
3.1.3 Support aux techniciens . . . . .
3.1.4 Interaction avec l’utilisateur . . .
3.2 Analyse des objectifs . . . . . . . . . . .
3.3 Diagramme de la hiérarchie des objectifs
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4 Cahier des charges
4.1 Tableau synthèse du cahier des charges . . . . . . . . . . . . .
4.2 Dispositif local de commande . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Nombre d’entrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2 Nombre de sorties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3 Fréquence de traitement des entrées-sorties analogiques
4.2.4 Résolution pour les signaux de I/O . . . . . . . . . . .
4.2.5 Puissance de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.6 Quantité de mémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.7 Ergonomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.8 Fiabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Centre de gestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Fréquence de transfert d’informations . . . . . . . . . .
4.3.2 Disponibilité de la communication avec la centrale . . .
4.3.3 Interventions des techniciens . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Géolocalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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TABLE DES MATIÈRES
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5 Conceptualisation et analyse de faisabilité
5.1 Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Concept de solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Acquisition des données et signaux de contrôle . . . . . . . . .
5.2.1.1 CNA et CAN intégrés du micro-contrôleur LPC1549
5.2.1.2 Texas Instruments AMC7812 . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.3 Analog Devices AD5516 . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.4 Cartes d’acquisitions pour PLC DirectLogic DL06 . .
5.2.2 Périphériques d’entrées sorties . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2.1 Texas Instruments TCA8418 . . . . . . . . . . . . .
5.2.2.2 Crystalfontz CFA533-TMI-KC . . . . . . . . . . . .
5.2.2.3 4D SYSTEMS Beagle Bone Black 4.3" LCD CAPE .
5.2.2.4 Waveshare Electronics LCD 4.3" . . . . . . . . . . .
5.2.2.5 Écran LCD avec 7 boutons pour PLC DL06 . . . . .
5.2.3 Interface de communication avec la centrale . . . . . . . . . .
5.2.3.1 WIZ810MJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3.2 ODROID-U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3.3 Contrôleur internet pour PLC DL06 . . . . . . . . .
5.2.3.4 Rasberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4 Unité centrale de contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.1 LPC1549 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.2 ODROID-U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.3 PLC DirectLogic DL06 . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.4 Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5 Logiciels embarqués . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.1 Langage c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.2 Assembleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5.3 Langage c dans un environnement Linux embarqué .
5.2.6 Transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.1 Réseau troisième et quatrième génération . . . . . .
5.2.6.2 Connection internet domicile . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.3 WiMAX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.4 Réseau satellite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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4.4
4.5
4.6
4.3.5 Stockage et conservation des données
4.3.6 Capacité de la bande passante . . . .
4.3.7 Accès multiplateforme . . . . . . . .
Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1 Cryptage du transfert de données . .
4.4.2 Protection de l’interface locale . . . .
4.4.3 Méthodes de paiement sécurisé . . .
Coûts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Maison de la qualité . . . . . . . . . . . . .
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iii
TABLE DES MATIÈRES
5.2.7
Serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7.1 Location . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7.2 IBM BladeCenter PS700 Express . .
5.2.7.3 DELL PowerEdge M910 . . . . . . .
5.2.8 Logiciel d’archivage de données . . . . . . . .
5.2.8.1 MySQL . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.8.2 Oracle Database . . . . . . . . . . .
5.2.8.3 PostgreSQL . . . . . . . . . . . . . .
5.2.9 Interface à distance . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.9.1 Application pour ios et android . . .
5.2.9.2 Application web . . . . . . . . . . .
5.2.9.3 Logiciels pour ordinateur personnel .
5.2.10 Géolocalisation . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.10.1 U-TDOA (Base réseau cellulaire) . .
5.2.10.2 A-GPS (Hybride GPS et Cellulaire)
5.2.10.3 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.11 Matériel des techniciens . . . . . . . . . . . .
5.2.11.1 Asus t100 hybride . . . . . . . . . .
5.2.11.2 Ipad Air . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.11.3 Samsung Galaxy Note III . . . . . .
5.2.11.4 Ipad mini . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.12 Service de paiement . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.12.1 PayPal . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.12.2 ProPay . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.12.3 Moneris solutions . . . . . . . . . . .
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6 Étude préliminaire
6.1 Plan de développement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Présentation des concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 Concept 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Concept 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3 concept 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Plan d’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 concept 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1 Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812 . . . . . . . .
6.4.2 Périphériques d’entrées et de sorties : 4D SYSTEMS Beagle Bone Black
4.3" LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.3 Unité centrale de contrôle : Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.4 Interface de communication : Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.5 Logiciel embarqué : Langage C dans un environnement Linux embarqué
6.4.6 Type de connexion : Connexion internet à domicile . . . . . . . . . .
6.4.7 Type de serveur : IBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.8 Logiciel d’archivage de données : PostgreSQL . . . . . . . . . . . . .
30
30
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44
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46
47
47
47
47
48
48
48
iv
TABLE DES MATIÈRES
6.5
6.6
6.7
6.4.9 Interface à distance : Application web . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.10 Matériel des techniciens : Ipad mini . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.11 Géolocalisation : A-GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.12 Service de paiement : PayPal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
concept 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.1 Acquisition des données : AD5516 couplé avec le LPC1549 . . . . . .
6.5.2 Périphériques d’entrées et de sorties : Crystalfonrz CFA-533-TMI-KC
6.5.3 Unité centrale de contrôle : LPC1549 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.4 Interface de communication : WIZ810MJ . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.5 Logiciels embarqués : langage C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.6 Type de connexions : WiMax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.7 Type de serveur : DELL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.8 Logiciel d’archivage à distance : MySQL . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.10 Matériel des techniciens : Ipad Air . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.11 Géolocalisation : A-GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.12 Méthode de paiement : ProPay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
concept 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.1 Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812 . . . . . . . .
6.6.2 Périphériques d’entrées et sorties : Waveshare Electronics LCD 4.3" .
6.6.3 Unité centrale de contrôle : ODROID-U3 . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.4 Interface de communication : ODROID-U3 . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.5 Logiciel embarqué : Langage C dans un environnement Linux embarqué
6.6.6 Type de connexion : 3G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.7 Type de serveur : Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.8 Logiciel d’archivage de données : Oracle Database . . . . . . . . . . .
6.6.10 Matériel des techniciens : Samsung Galaxy Note III . . . . . . . . . .
6.6.11 Géolocalisation : U-TDOA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.12 Service de paiement : Moneris solutions . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau synthèse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Concept retenu
7.1 Matrice de décision . . . . . . . . . . .
7.1.1 Matrice de décision . . . . . . .
7.1.2 Interprétation des résultats . . .
7.1.3 Présentation du concept retenu
7.2 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . .
Bibliographie
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Table des figures
3.1
Hiérarchie des objectifs du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.1
Maison de la qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
5.1
Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
7.1
Concept retenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
v
Liste des tableaux
4.1
Tableau synthèse du cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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
5.19
5.20
5.21
5.22
5.23
5.24
Aspects décisionnels de l’acquisition des données et des signaux de commandes
Faisabilité des concepts pour l’acquisition des données et les signaux de contrôle
Aspects décisionnels des périphériques d’entrées sorties . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour les périphériques d’entrées sorties . . . . . . . .
Aspects décisionnels de l’interface de communication avec la centrale . . . .
Faisabilité des concepts pour l’interface de communication avec la centrale .
Aspects décisionnels de l’unité centrale de contrôle . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour l’unité centrale de contrôle . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels des logiciels embarqués . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour les logiciels embarqués . . . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels de la transmission d’information . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour les réseaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels pour les serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour les serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels du logiciel d’archivage de données . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts du logiciel d’archivage de données . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels de l’interface à distance . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour l’interface à distance . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels du système de géolocalisation . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts de géolocalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels du système de gestion de données . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour le matériel des techniciens . . . . . . . . . . . .
Aspects décisionnels du mode de paiement . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Faisabilité des concepts pour les modes de paiement . . . . . . . . . . . . . .
17
19
19
21
22
23
23
25
26
28
28
30
30
32
32
33
34
35
35
37
38
40
40
42
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
45
45
46
46
57
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
pour le dispositif local . . . .
pour le centre de gestion . . .
pour la sécurité et le paiement
des coûts . . . . . . . . . . . .
des résultats . . . . . . . . . .
vi
. . . . .
. . . . .
en ligne
. . . . .
. . . . .
.
.
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.
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.
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.
.
.
.
.
7
LISTE DES TABLEAUX
7.1
Tableau décisionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
59
Chapitre 1
Introduction
Les québécois sont de plus en plus exigeants en ce qui concerne leur confort et ils ont
de moins en moins de temps à consacrer aux tâches domestiques. De plus, le rythme de
vie de notre société augmente constamment, ce qui contribue fortement au stress journalier.
Enfin, la conscience collective québécoise met d’avantage l’emphase sur l’impact qu’ont les
technologies modernes sur l’environnement.
C’est pourquoi la firme de conseil Geniustek a été mandatée par Éco-Piscines, pour réaliser
un système de gestion automatisé de la qualité de l’eau pour les piscines privées.
1
Chapitre 2
Description
Généralement, l’entretien d’une piscine demande la vérification de la qualité de l’eau, le
tout manuellement. Éco-Piscine cherche à changer ce paradigme et a ainsi mandaté la firme
Geniustek afin de développer le système Qualit’Eau.
Le système vise à offrir un service clé en main pour l’entretient des piscines. L’objectif
est donc d’automatiser la maintenance des piscines privées à l’aide d’un dispositif local de
commande et d’introduire une équipe de techniciens qualifiés qui interviendront sur place
lors d’analyses manuelles périodiques, de réparation et de nettoyage. Le tout sera géré à
distance par une centrale d’information reliée à chaque dispositif local où une équipe de
support s’occupera de la planification et du suivi des interventions.
Un des objectifs du système est d’éviter que les techniciens se déplacent inutilement.
Il permettra donc d’optimiser l’itinéraire des techniciens selon les interventions à effectuer.
Aussi, le système a pour bût de créer une expérience d’utilisation des plus conviviales que
possible : à cet effet, il sera donc possible à l’utilisateur de configurer les paramètres de la
piscine selon ses préférences, de voir l’historique et les valeurs en temps réels de différentes variables, de débiter ses factures, et de faire venir un technicien. De même, le système permettra
de simplifier le travail des techniciens une fois sur place.
Enfin, l’emphase sera mise sur le développement durable. L’automatisation permettra à
cet effet d’éviter le gaspillage de produits chimiques, d’eau et d’énergie, grâce au dosage précis
des produits, à la planification de la consommation d’énergie et à la récupération de l’eau de
pluie.
2
Chapitre 3
Analyse des besoins
3.1
Analyse des besoins
L’équipe de GENIUSTEK a été mandatée dans le but de concevoir un système de gestion
automatisé de la qualité de l’eau pour les piscines privées. Celui-ci doit être réalisé et prêt
à être mis en service au plus tard le 31 janvier 2015 et cela pour un coût total maximal
(incluant la conception et les coûts associés au service clé en main), sur 5 ans, de 750$ par
dispositif local. Voici un plan, divisé en quatre parties, qui détaille les demandes du client
devant être respectées.
3.1.1
Dispositif local de commande
Celui-ci doit mesurer, pour chaque piscine, certaines variables (température, PH, etc.) à
partir de signaux analogiques. Selon la valeur des variables, il doit envoyer des signaux de
commande à des dispositifs chargés de régulés les variables selon des réglages décidés par
l’utilisateur. De plus, le dispositif doit transférer les informations, recueillies par les senseurs,
au centre de gestion. Les techniciens doivent avoir un accès à distance.
3.1.2
Centre de gestion
Le centre de gestion s’occupe de l’archivage des dossiers ainsi que des données des utilisateurs. On y fera l’administration des stocks et des achats, la planification des interventions, la
transmission des directives aux techniciens ainsi que le calcul et la compilation de statistiques.
3.1.3
Support aux techniciens
Il est nécessaire que les techniciens aient accès au centre de gestion par l’intermédiaire
d’un ordinateur portable ou d’un autre appareil mobile possédant les caractéristiques requises. Ils doivent aussi avoir accès au dispositif local. Dans le cadre d’une intervention, les
directives sont transmises par le centre de gestion et couvrent trois catégories : intervention
suivant l’horaire au calendrier d’entretien, intervention suite à une alarme ou à une demande
3
CHAPITRE 3. ANALYSE DES BESOINS
4
ponctuelle et intervention selon proximité/localisation des techniciens. Pour satisfaire cette
dernière catégorie, la localisation des techniciens doit se faire avec une précision minimale de
50 mètres. Le temps de déplacement et le temps passé chez un utilisateur sont comptabilisés
automatiquement.
3.1.4
Interaction avec l’utilisateur
– Interface conviviale et sécuritaire sur internet
Il est important de fournir un système convivial. L’utilisateur a accès à un compte personnel ou il peut visualiser des données en temps réel, modifier les paramètres (pH, niveau, etc.)
de sa piscine, consulter son dossier personnel qui contiendra des informations concernant ses
coordonnées, les interventions planifiées, etc. Ils peuvent aussi y indiquer de longues périodes
d’absence. Le tout par le biais d’un site internet créé sur mesure et bien sécurisé. Les frais
de service sont acquittés par carte de crédit sur une page du site hautement sécurisée.
CHAPITRE 3. ANALYSE DES BESOINS
3.2
Analyse des objectifs
3.3
Diagramme de la hiérarchie des objectifs
Figure 3.1 – Hiérarchie des objectifs du projet
5
Chapitre 4
Cahier des charges
Le présent chapitre détaille le cahier des charges. On prend en compte les critères importants du projet en les annexant à un barème qui délimite les solutions proposées. À la fin du
chapitre, la maison de la qualité est donc la synthèse de toute la section.
6
7
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.1
Tableau synthèse du cahier des charges
Table 4.1 – Tableau synthèse du cahier des charges
Critères d’évaluation
4.2 Dispositif local de commande
4.2.1 Nombre d’entrées
Pond.
37%
Barème
6%
|12−q|
,q
12
4.2.2 Nombre de sorties
6%
|12−q|
,q
12
4.2.3 Fréquence de traitement des
entrées-sorties analogiques
4.2.4 Résolution pour les signaux
de I/O
4.2.5 Puissance de calcul
4.2.6 Quantité de mémoire
4.2.7 Ergonomie
4.2.8 Fiabilité
4.3 Centre de Gestion
4.3.1 Fréquence de transferts d’information
4.3.2 Disponibilité du service de
communication avec la centrale
4.3.3 Interventions des techniciens
4.3.4 Géolocalisation
6%
|1−f |
,f
10
4.3.5 Stockage et conservation des
données
4.3.6 Capacité de la bande du serveur
4.3.7 Accès multiplates-formes
4.4 Sécurité
4.4.1 Cryptage du transfert de
données
4.4.2 Protection de l’interface locale
4.4.3 Méthodes de paiement sécurisés
4.5 Coûts
5%
[p−1600]
,p
2400
5%
[p−200]
,p
800
Min.
Max.
∈ [12, 24]
12u
-
∈ [12, 24]
12u
-
∈ [1, 11]
1Hz
-
5%
[0,015−R]
,R
0,015
∈ [0, 0,015]
0.015v
-
2%
2%
4%
6%
37%
2%
log 10Mf hz ,f ∈ [10, 100]
m
log 64Ko
, m ∈ [64, 640]
|p−0.04|
, P ∈ [0, 0.04]
0.04
Voir la section 4.2.8
10MHz
64Ko
-
0.04m3
-
0.2Hz
-
7%
-
-
10%
-
-
-
50m
∈ [1600,2400]
1600Go
-
∈ [200, 1000]
200 utilisateurs
-
5%
(f −5)2
,f
25
[50−d]
,d
50
∈ [0, 5]
∈ [0, 50]
3%
10%
3%
-
-
1%
-
-
6%
-
-
-
750$
16%
750−C
,C
450
∈ [0, 750]
4.2
8
Dans le mandat, le dispositif local de commande constitue la pièce centrale du projet.
Celui-ci est relié directement aux capteurs de mesures ainsi qu’au circuit de signaux. Il
commande et guide le fonctionnement du système. Une pondération de 37% est ainsi accordée
à cette section.
4.2.1
Nombre d’entrées
La quantité et la diversité des mesures disponibles sur le système sont directement proportionnelles à la quantité d’entrées associées. Celui-ci exige un minimum de 12 entrées supportant des tensions 1-5V. Il peut être intéressant de prévoir des entrées en sus qui peuvent
combler de futures besoins. C’est pourquoi on donne des points supplémentaires aux concepts
qui ont plus d’entrées. Une solution correspondant au minimum se fait accordée la cote de
0. À l’autre extrême, on détermine la cote de 1 pour un maximum de 24 entrées. Cette cote
est déterminée à l’aide de la formule suivante :
|12 − q|
, q ∈ [12, 24]
(4.1)
12
où q représente la quantité d’entrées. La pondération pour ce critère est de 6%. Si q est
supérieur à 24, on accorde la note 1 au critère, et si q est inférieur à 12, on accorde la note
0 et on rejette le concept.
4.2.2
Nombre de sorties
Tout comme pour la quantité d’entrées, la diversité et la quantité de commandes pouvant être offertes à un utilisateur sont directement proportionnelles à la quantité de sorties
disponibles sur le dispositif. La méthode de calcul de la cote est identique à celle des entrées,
c’est-à-dire :
|12 − q|
, q ∈ [12, 24]
(4.2)
12
où q représente la quantité de sorties supportant des tensions 1-5V. La pondération pour
ce critère est de 6%. Si q est supérieur à 24, on accorde la note 1 au critère, et si q est inférieur
à 12, on accorde la note 0 et on rejette le concept.
4.2.3
Fréquence de traitement des entrées-sorties analogiques
La fréquence est le nombre de fois par seconde que le dispositif mesure l’état des variables
et envoie ses signaux de commandes. À cette fin, on cherche à obtenir un rafraîchissement
9
rapide pour maximiser la performance du système. La formule suivante représente le barème
pour une plage donnée :
|1 − f |
, f ∈ [1, 11]
(4.3)
10
où f représente fréquence de traitement en Hz. La pondération est de 2%. Si f est supérieur
à 11, on accorde la note 1 au critère, et si f est inférieur à 1, on accorde la note 0 et on rejette
le concept. Étant donné qu’on utilise le dispositif dans un contexte d’automatisation, on va
considérer que la fréquence des entrées/sorties est la plus faible fréquence entre la fréquence
d’entrée et la fréquence de sortie (on ne peut pas aller plus vite que le plus lent des deux).
4.2.4
Résolution pour les signaux de I/O
La résolution des signaux a directement un impact sur la précision des mesures et des
commandes. On veut que la résolution soit de 0,015v et mieux entre 1v et 5v pouf les entréessorties. La formule suivante représente le barème :
[0,015 − R]
, R ∈ [0, 0,015]
0,015
(4.4)
où R représente la résolution des entrées et des sorties. On accorde un pondération de
5%. Si R est supérieur à 0,015, on accorde la note 0 et on rejette le concept. On considère
que la résolution des signaux de I/O est la plus mauvaise des deux entre la résolution des
signaux d’entré et de sortie.
4.2.5
Puissance de calcul
Pour réaliser les boucles de commandes et pour assurer la communication sécuritaire avec
la centrale à l’aide de cryptage, il faut que le dispositif local ait suffisamment de puissance de
calcul. De plus, le fait d’avoir plus de puissance de calcul permet de réaliser des programmes
ayant plus de fonctionnalités. Le critère minimal est un microprocesseur avec une fréquence
d’horloge de 10MHz.
Le barème suivant est utilisé :
log
f
, f ∈ [10, 100]
10M hz
(4.5)
où f est la fréquence d’horloge en MHz et n le nombre de bits du microprocesseur.
Si f est inférieur à 10MHz, on accorde la note 0 et on rejette le concept. Si f dépasse
100MHz, on accorde la note 1. Le présent critère vaut pour 2 %.
4.2.6
Quantité de mémoire
Pour stocker son programme, le dispositif local a besoin de suffisamment de mémoire. On
considère qu’une quantité de mémoire inférieure à 64Ko ne respecte pas le critère minimal.
10
La formule suivante nous donne le barème pour la quantité de mémoire.
log
m
, m ∈ [64, 640]
64Ko
(4.6)
où m est la quantité de mémoire. Si m est inférieur à 64Ko, la note 0 est accordée et le
concept est rejeté. Si m est supérieur à 640Ko, la note 1 est accordée. La pondération de ce
critère est de 2%
4.2.7
Ergonomie
Le boîtier de l’interface local de commande doit être facilement remisable. De plus, on
cherche à obtenir un volume de 0.04m3 ou moins pour le boîtier. Le barème est le suivant :
|p − 0.04m|
p ∈ [0, 0.04]
0.04
(4.7)
Tout solution excédent 0.04m3 sera rejeté. On peut aussi rejeter un concept si on juge que les
dimensions sont telles que l’appareil n’est pas facilement remisable (par exemple un boitier
ayant l’épaisseur d’une carte de crédit mais dont les autres dimensions sont très élevées tout
en respectent le volume de 0.04m3 ). La pondération de ce critère est de 4%.
4.2.8
Fiabilité
La fiabilité du dispositif local est un critère important pour offrir un service sans tracas.
Le barème est noté comme suit :
– + 0.4 si l’écran LCD s’éteint lorsque l’appareil n’est pas utilisé
– + 0.2 si l’écran LCD est protégé contre les impacts modérés lorsque l’appareil n’est pas
utilisé
– + 0.4 si le dispositif implémente un algorithme de gestion de l’usure pour la mémoire
FLASH
Une pondération de 6% est accordée.
4.3
Centre de gestion
C’est au centre de gestion que le serveur sera hébergé. Celui-ci s’occupera de la conservation des données, des paiements ainsi que de la logistique du support technique. Cette section
est de grande importance pour offrir une expérience conviviale et a donc une pondération de
37%.
4.3.1
Fréquence de transfert d’informations
Le temps de transfert d’informations est important si l’on veut connaître en temps réel
l’état de la piscine à distance. Le système doit transmettre à une fréquence d’au moins 0.2
11
Hz (cinq secondes). Les différents transferts de données seront des variables mesurées ou des
directives émises par le technicien ou par le propriétaire. Le barème est le suivant :
(f − 5)2
, f ∈ [0.2, 5]
(4.8)
25
où f représente fréquence de traitement. Si f est supérieur à 5, on accorde la note de 1, et si
f est inférieur à 0.2, on accorde la note 0 et le concept est rejeté. La pondération est de 2%.
4.3.2
Disponibilité de la communication avec la centrale
Le service de communication entre la centrale et les dispositifs locaux doit être disponible
partout dans la région de Québec (dans les zones habitées). Si le service est disponible partout,
la note de 1 est accordée, sinon la note zéro est accordée à ce critère. 7% des points sont
associés à ce critère.
4.3.3
Interventions des techniciens
Pour maximiser le support aux techniciens, les données du système doivent être facilement
accessible à distance. Un système qui permet d’écrire ou consulter un commentaire lors des
interventions se voit ajouter 0.3 points. De plus, un système qui prend en compte l’usure
préventives des pièces en gardant une historique des pièces qui sont bientôt à changer à cause
d’usure normal se voit ajouter 0.7 points. Une pondération de 10% est accordée.
4.3.4
Géolocalisation
Pour optimiser le déplacement des techniciens, ils vont être géolocalisable en tout temps.
Pour minimiser les déplacements et maximiser la productivité, ils n’auront qu’à suivre les
directives détaillées de la journée sur le matériel qui leur sera fourni. Le centre de gestion aura
comme tâche d’organiser les déplacements. Un système de géolocalisation avec une précision
d’au moins 50 mètres est exigé, toute solution moins précise sera automatiquement éliminée.
Le barème est le suivent :
[50 − d]
, d ∈ [0, 50]
(4.9)
50
où d représente la précision du système de localisation. Une pondération de 5% est accordée.
4.3.5
Stockage et conservation des données
Le centre de gestion doit être doté d’un serveur où toutes les informations et les données
des utilisateurs seront stockées. On souhaite que les données emmagasinées soient accessibles
pour une période d’au moins 5 ans. À cette fin, on alloue un espace minimal de 2 Go pour
chaque client auquel on accorde la cote de 0(total de 1600Go). On note le barème comme
suit :
[p − 1600]
, p ∈ [1600,2400]
(4.10)
2400
12
où p représente la capacité de stockage en Go. Toute solution ayant une capacité inférieure
à 1600Go sera rejetée. Une solution ayant une capacité supérieure à 4000Go se voit accorder
la note 1. La pondération est de 5% pour ce critère.
4.3.6
Capacité de la bande passante
La capacité de la bande passante joue un rôle d’avant plan dans la robustesse du centre
de gestion. En effet, plus la capacité est élevé, plus on pourra accommoder d’utilisateurs sur
le serveur simultanément (site, application, etc.). On cherche à combler un minimum de 200
utilisateurs simultanés. On note le barème comme suit :
[p − 200]
, p ∈ [200, 1000]
800
(4.11)
où p représente le nombre d’utilisateurs simultanés supporté. Si p est inférieur à 200 on rejette
le concept. Si p est supérieur à 1000, on accorde la note de 1. La pondération de ce critère
est de 5%.
4.3.7
Accès multiplateforme
Le système Qualit’eau nécessite au minimum une interface local, situé chez le propriétaire,
qui permet de contrôler les paramètres et de faire la lecture des mesures. De plus, on doit aussi
offrir un service de contrôle à distance à l’aide d’un site web. Toute système qui n’offre pas
d’interface local et d’interface web est rejeté. Pour une solution plus diverse, il sera possible
d’ajouter une application Androide, iOS et même un programme pour PC traditionnels. Une
pondération de 3% est accordée. Le barème est comme suit :
– 0.0 - Local et site web
– + 0.4 - Application web flexible
– + 0.3 - logiciel pour ios et android
– + 0.3 - logiciel pour PC
4.4
Sécurité
La sécurité est un point critique qui inspire confiance en ce qui est de l’intégrité du
système. La pondération de cette section est de 10%.
4.4.1
Cryptage du transfert de données
Le cryptage des données est primordial dans l’optique où il faut que l’entreprise protège sa
réputation et établisse un lien de confiance avec la clientèle au travers d’un service qui se doit
malgré tout d’être convivial. Un manquement à cet écart expose la compagnie à des poursuites
et à une perte de réputation. Enfin, certains clients potentiels pourraient ne pas vouloir utiliser
le service offert si on ne les rassurent pas quant à la protection des renseignements personnels.
13
Tout service qui n’offre pas de solution de cryptage pour le transfert de données se voit accordé
la note 0 pour ce critère et est rejeté. Un service qui offre une solution de cryptage se voit
accordé la note 0,4. Lorsque les solutions offre du cryptage avancé transparent, il obtien 0,7.
Enfin, un service qui utilise un algorithme de cryptage approuvé par la NSA se voit accordé
la note 1. Une pondération de 3% est accordée.
4.4.2
Protection de l’interface locale
Dans le but d’empêcher le vol et pour s’assurer que les réglages de l’appareil soient modifiables uniquement par les techniciens et les personnes autorisées par le client, l’interface
locale devra pouvoir être retenus par un cadenas et se voir attribuer un mot de passe pour
modifier les réglages (que les modifications soient faits sur place ou par internet). On donne
0.5 respectivement pour chacune des mesures de protection, pour une cote maximale de 1.
La pondération est de 1%.
4.4.3
Méthodes de paiement sécurisé
Dans l’optique d’offrir un service convivial, les clients doivent pouvoir acquitter leurs
frais en ligne, par carte de crédit, de façon sécuritaire. Si le service permet de payer par Visa,
Mastercard et American Express, on accorde 0. Lorsque le système respecte les normes de
sécurité des données de l’ICP 1 , on ajoute 0.6 et lorsque l’on offre des services de paiements
supplémentaires aux précédentes, on ajoute 0.1 par service. Tout service qui ne supporte pas
Visa, Mastercard et American Express sera rejeté. La cote est ramenée à 1 si elle dépasse 1.
La pondération est de 6%.
4.5
Coûts
Dans le but de rentabiliser la mise en marché du système Qualit’eau, il est primordiale
de faire un plan des dépenses associées à la production et à l’entretient sur une période
donnée. On planifie un maximum de 750$ par client pour 5 ans toutes dépenses comprises
(une solution coûtant plus de 750$ par client sera rejetée et la note 0 accordée à ce critère).
Pour une base de 800 clients, ceci mène à un budget d’environ 600 000$ pour 5 ans. Le
barème est donné par la formule suivante :
750 − C
, C ∈ [0, 750]
450
(4.12)
où C est le coûts par client pour 5 ans. Si la formule ci-dessus donne un résultat supérieur à
1, on ramène le résultat à 1. La pondération de cette section est de 16%.
1. l’industrie des cartes de paiement
14
Maison de la qualité
Figure 4.1 – Maison de la qualité
+
+
+
Corélation
+
-
+
+
Non
+
+
Relation
Fort
Moyen
Faible
+
●
○
▽
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Coûts
Méthodes de paiement
sécurisées
Cryptage du transfert de
données
Accès multiplate-forme
Capacité de la bande passante
Géolocalisation
Stockage et conservation des
données
●
● ○
▽
▽
●
● ○
●
○ ●
≤ 0.2 Hz
≤ 0.04 m3
Minimiser les temps de déplacements
des techniciens
≥ 0.015v
●
●
≥ 5 ans
▽ ○ ▽
≤ 1 Hz
●
●
▽ ▽
Minimiser les coûts de services mensuel
* E/S : Entrées - Sorties
Fiabilité
●
●
Minimiser les coûts d’entretien
Contraintes
Coûts
○
○
≥ 200 utilisateurs
simultanés
●
●
○ ○
Fréquence de transfert
d'informations
Ergonomie
Puissance de calcul
Résolution pour les signaux de
I/O
●
○ ○
○
○
○ ○
Sécurité
● ○
●
●
Maximiser la disponibilité du site web
Maximiser la sécurité lors du transfert
de données
Maximiser la sécurité de l’interface
locale
Minimiser les coûts de fabrication
du système
Disponibilité de la
communication avec la centrale
Fréquence de traitement des
E/S* analogiques
Nombre de sorties
● ●
> 12
Fiabilité et
Sécurité
Minimiser l’usure normale des pièces
○ ○
+
Centre de gestion
Rayon ≤ 50m
Maximiser la précision des prises de
mesures
Maximiser la précision des signaux de
contrôle
Maximiser la fréquence
d’échantillonnage des mesures
Maximiser le nombre d’entrées et de
sorties analogiques
Maximiser la capacité de stockage pour
les données
Maximiser la convivialité de l’interface
utilisateur du dispositif local
Maximiser la convivialité de
l’interface à distance
Assurer le choix de service de
paiement en ligne
> 12
Convivialité
Performance
Objectifs
Nombre d'entrées
Critères
Protection de l'interface locale
+
● ○
●
●
○
○
●
●
● ●
○
≤ 750$ sur 5 ans
oui
Coûts
4.6
15
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
Chapitre 5
Conceptualisation et analyse de
faisabilité
5.1
Diagramme fonctionnel
Figure 5.1 – Diagramme fonctionnel
16
5.2
17
Concept de solution
5.2.1
Acquisition des données et signaux de contrôle
Pour automatiser l’entretien des piscines privées, il faut que le dispositif local de commande puisse connaître la valeur des variables de commandes. De plus, le dispositif local
doit pouvoir envoyer des signaux de commande à des dispositifs responsables de régulariser
la valeur de ces variables. Ceci nécessite donc premièrement la présence d’un convertisseur
analogique vers numérique à l’intérieur du dispositif local qui supportera suffisamment de
signaux, et deuxièmement, la présence de suffisamment de sorties analogiques (et donc de
convertisseur numérique vers analogique) pour contrôler les dispositifs responsables de la
régularisation des variables.
Aspects
Critères
Contraintes
Nombre d’entrées 4.2.1
> 12 (1-5V)
Nombre de sorties 4.2.2
> 12 (1-5V)
Physique
Fréquence de traitement des mesures 4.2.3
> 1Hz
Résolution pour les signaux de I/O 4.2.4
6 0.015V
Temporel
N/A
N/A
Socio-environnemental
N/A
N/A
Économique
Coûts 4.5
6 750$
Table 5.1 – Aspects décisionnels de l’acquisition des données et des signaux de commandes
5.2.1.1
CNA et CAN intégrés du micro-contrôleur LPC1549
Description Le LPC5149 est un micro-contrôleur qui comporte : un microprocesseur
ARM Cortex-M3 ;12 entrées analogique à numérique 12 bits 2Mhz 0 à 3V ; une sortie numérique à analogique 0 à 3V ; deux contrôleurs SPI 1 ; 1 bus I2C. Il possède les dimensions
suivante : 55 x 83 x 10mm et son coût par unité est de 38$. Le LPC1549 est aussi utilisé
pour la fonction «Unité centrale de contrôle» voir 5.2.4.1
Décision Retenu, mais
Justification Le CAN et le CNA ne supportent pas la plage de tension demandée alors
il sera coupler pour atteindre le nombre désiré.
Références [1] [2]
1. Serial Peripheral Interface
5.2.1.2
18
Texas Instruments AMC7812
Description Le AMC7812 est un circuit intégré de surveillance et de contrôle comportant
12 sorties analogiques (0-5V) et 16 entrées analogiques (0-5V), dans les deux cas sur 12 bits.
Le circuit de contrôle comporte un port SPI/I2C pour interfacer avec un micro-contrôleur.
Le CNA a une fréquence d’échantillonnage compris entre 167kHz et 500kHz, et le CAN a
une fréquence d’échantillonnage de 500kHz. Il revient à 15,58$ l’unité.
Justification Le AMC7812 a une résolution d’échantillonnage suffisante sachant qu’il est
sur 12 bits dans un plage de 0 à 5V. Pour ce qui est des autres critères, ceux-ci sont respectés
si l’on se rapporte à la description et au tableau (5.2.1). Il ne reste qu’à intégrer le AMC7812
à un PCB pour réaliser l’application désirée.
Références [3]
5.2.1.3
Analog Devices AD5516
Description Le AD5516 est un CNA à 16 sorties sur 12 bits capable de fonctionner de
-5V à 5V. Il peut être connecté à un micro-contrôleur à l’aide d’un port SPI. Son coût est de
30$ l’unité.
Justification Le AD5516 respecte tous les critères pour ce qui est des sorties analogiques,
mais il faut le combiner avec un CAN pour les entrées analogiques et l’intégrer à un PCB.
5.2.1.4
Cartes d’acquisitions pour PLC DirectLogic DL06
Description Le DL06 est un PLC abordable comportant 20 entrées et 16 sorties digitales
DC 12-24V. On peut obtenir des modules d’entrées-sorties analogiques spécifiques au DL06.
Le DL06 est aussi utilisé pour les fonctions suivantes :
1. Périphérique d’entrées sorties 5.2.2.5
2. Interface de communication avec la centrale 5.2.3.3
3. Unité centrale de contrôle 5.2.4.3
19
Décision Rejeté
Justification Le DL06 a des entrées-sorties digitales et non des entrées sorties analogiques. Des modules d’entrées-sorties analogiques sont disponibles pour cet appareil et feraient l’affaire (0-5V analogique 16 bits) mais sont trop dispendieux (il faudrait 4 modules à
environ 150$ l’unité pour avoir 16 entrées/sorties en plus du PLC qui revient à 250$ ce qui
dépasse le budget accordé).
Références [6]
Faisabilité
Décisions
Physique Économique Temporel Socio-env.
LPC1549
Non
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
AMC7812 Oui, mais
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
ADD5516 Oui, mais
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
DL06
Oui
Non
N/A
N/A
Rejeté
Table 5.2 – Faisabilité des concepts pour l’acquisition des données et les
signaux de contrôle
Concepts
5.2.2
Périphériques d’entrées sorties
Pour interagir avec l’utilisateur et pour celui-ci puisse utiliser le dispositif local, il est
nécessaire d’avoir des périphériques d’entrées sorties.
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
Ergonomie 4.2.7 Volume inférieur à 0.04m3
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
Coûts
6 750$
Table 5.3 – Aspects décisionnels des périphériques d’entrées sorties
5.2.2.1
Texas Instruments TCA8418
Description Le TCA8418 est un contrôleur de clavier supportant jusqu’à 80 touches à
l’aide d’un port I2C et de 18 ports GPIO.
Justification Le contrôleur de clavier en soi est correct, mais il faut utiliser un clavier
qui a des dimensions adéquates et un écran externe.
20
Références [10]
5.2.2.2
Crystalfontz CFA533-TMI-KC
Description Le CFA533 contient un écran LCD rétro-éclairé de 16x2 caractères et un
périphérique de contrôle à 6 boutons (4 flèches, confirmer, annuler) sur une même plaque.
L’appareil comporte un port I2C pour être relié à un micro-contrôleur. Le CFA533 fait
110,5mm par 35mm par 10mm, ce qui est raisonnable compte tenu de l’application et du
critère de volume.
Décision Retenu
Justification LE CFA533 fait tout ce qu’on a besoin en terme d’interface avec l’utilisateur
et prend peu de place.
Références [11]
5.2.2.3
4D SYSTEMS Beagle Bone Black 4.3" LCD CAPE
Description Le Beagle Bone est un écran LCD de 4.3" ayant une résolution de 480x272
pixels. De plus, le Beagle Bone inclus 7 boutons de contrôle (4 flèches, power, ok, annuler).
L’appareil a les dimensions suivantes : 120.4 x 80.0 x 24.8mm. Il peut être alimenté avec du
5V CC. Il est possible d’avoir une version tactile. La version non-tactile coûte 49$ US et la
version tactile coûte 59$ US
Décision Retenu
Justification Le Beagle Bone remplis tous les critères.
Références [12]
5.2.2.4
Waveshare Electronics LCD 4.3"
Description Le LCD de Waveshare est un écran tactile de 4.3" ayant une résolution
de 480x272 pixels. Celui-ci n’inclue aucuns boutons. Ces dimensions sont de 125.0 x 84.2 x
25.4mm. Il s’alimente sur le 5V. Celui-ci coûte 20$ l’unité. Aussi, il relie grâce à l’interface
SPI 2 .
Décision Retenu
2. Serial Peripheral Interface
21
Justification Le LCD de Waveshare remplis tous les critère et il est disponible à un prix
raisonnable.
Références [13]
5.2.2.5
Écran LCD avec 7 boutons pour PLC DL06
Description Le DL06 est un PLC abordable qui ne comprend pas d’usine de périphériques pour interagir avec l’utilisateur. Il peut prendre en option un module propriétaire (le
module fonctionne uniquement avec un DL06) contenant un écran LCD de 16 X 2 caractères
et les boutons suivants : ESC, MENU, ENT, 4 flèches.
Décision Retenu
Justification Le combo écran et 7 boutons pour le PLC remplis les critères
Références [6]
Faisabilité
Décisions
TCA8418
Oui, mais
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
CFA533-TMI-KC
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Beagle Bone
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
DL06
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Table 5.4 – Faisabilité des concepts pour les périphériques d’entrées sorties
Concepts
5.2.3
Interface de communication avec la centrale
Le dispositif local doit pouvoir communiquer avec la centrale pour que les techniciens
puissent planifier les périodes d’entretiens en cas de bris. De plus, la compagnie veut pouvoir
planifier les besoins en chlores et autres produits et compiler des statistiques sur les clients.
Il est donc nécessaire d’avoir une interface de communication avec la centrale.
22
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
Fréquence de transferts d’information 4.3.1
> 0.2Hz
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
Coûts
6 750$
Table 5.5 – Aspects décisionnels de l’interface de communication avec la
centrale
5.2.3.1
WIZ810MJ
Description Le WIZ810MJ est un contrôleur internet RJ45 qui supporte TCP, IPv4,
UDP, et qui se connecte à une interface SPI ou MCU. Il inclus un chip Wiznet 5100, qui
possède un pilote linux.
Décision Retenu
Justification Le WIZ810MJ est capable de relier le dispositif local à la centrale partout
dans la région de Québec.
5.2.3.2
ODROID-U3
Description Le ODRIOD est un micro-ordinateur sur carte comprenant : un microprocesseur ARM 4 coeurs 1.7GHz ; 2Go de RAM ; 3 ports USB et un port micro USB ; 1 ports
RJ45 10/100Mbps ; 1 ports I2C, 1 ports UART ; un port HDMI et micro HDMI. Le contrôleur
internet possède un driver compatible Linux.
Décision Retenu
Justification Internet est disponible partout dans la région de Québec et en tout temps,
sauf lors de pannes exceptionnelles.
Références [16]
5.2.3.3
Contrôleur internet pour PLC DL06
Description Le contrôleur H0-ECOM100 pour PLC DL06 supporte le protocole TCP/IP
et se branche à un connecteur RJ45 standard.
23
Décision Retenu
Justification Le contrôleur remplis tous les critères.
Références [6]
5.2.3.4
Rasberry Pi
Description Le Rasberry Pi est un nano-ordinateur sur carte, comprenant un contrôleur
internet 10/100 Mbits.
Décision Retenu
Justification Le Rasberry Pi a une fréquence de transfert largement supérieur au critère
de 0.2Hz.
Références [7] [8] [9]
Faisabilité
Décisions
WIZ810MJ
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
ODROID-U3
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
DL06
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Rasberry Pi
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Table 5.6 – Faisabilité des concepts pour l’interface de communication
avec la centrale
Concepts
5.2.4
Unité centrale de contrôle
Pour que le dispositif local permettre d’automatiser l’entretien d’une piscine selon les
préférences du client, il est nécessaire qu’il comporte un circuit numérique programmable qui
fera office d’unité centrale de contrôle.
Aspects
Critères
Contraintes
Puissance de calcul
Voir 4.2.5
Physique
≥ 64Ko
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
Coûts
6 750$
Table 5.7 – Aspects décisionnels de l’unité centrale de contrôle
5.2.4.1
24
LPC1549
Description Le LPC1549 est un micro-contrôleur ARM Cortex-M3. Celui-ci a une fréquence de fonctionnement maximale de 72MHz, un pipeline à 3 étages, 256Ko de FLASH et
36ko de SRAM. Il comprend aussi un contrôleur DMA.
Décision Retenu
Justification Le LPC1549 est largement assez puissant pour l’application désirée mais
on ne pourra pas l’utiliser dans un environnement Linux pour cause de manque de mémoire
et de contrôleur de mémoire (MMU).
Références [1]
5.2.4.2
ODROID-U3
Description Le ODROID est un ordinateur sur carte comprenant un processeur ARM 3
4 coeurs de 1.7GHz et 2Go de mémoire RAM. Il comprend aussi un lecteur micro SD pour
la mémoire non-volatile.
Justification Le ODROID est largement assez puissant et permet de faire fonctionner
un système d’exploitation moderne comme Linux, mais il faudra prévoir une carte micro SD
pour la mémoire non-volatile.
Références [16]
5.2.4.3
PLC DirectLogic DL06
Description Le DL06 est un PLC abordable comportant 14.8Ko de mémoire et son
processeur supporte 229 instructions, dont 8 pour les PID, ainsi que les nombres à virgules
flottantes.
Décision Rejeté
Justification Le DL06 devrait normalement être assez puissant pour supporter le nombre
d’entrées-sorties prévues par le manufacturier. Enfin, l’application demandée ne devrait pas
être très exigeante étant donné qu’on peut se contenter d’un rafraîchissement de 1Hz pour
3. Les architectures ARM sont des architectures RISC 32 bits (ARMv3 à ARMv7) et 64 bits (ARMv8)
introduites à partir de 1983.
25
les entrées-sorties. Malheureusement, le DL06 comporte unniquement 14.8Ko de mémoire ce
qui fait qu’il ne respecte pas le critère quantité de mémoire demandée.
5.2.4.4
Raspberry Pi
Description Le Raspberry Pi est un nano-ordinateur monocarte, de type SOC 4 , qui
comprend un processeur ARM de 700MHz, 256Mo de mémoire RAM. Il comprend aussi un
lecteur micro SD pour la mémoire non-volatile.
Justification Malgré le fait qu’il n’est pas tout a fait à la hauteur du ODROID-U3, le
Raspberry Pi est largement assez puissant et permet de faire fonctionner un système d’exploitation moderne comme Linux, mais il faudra prévoir une carte micro SD pour la mémoire
non-volatile.
Faisabilité
Décisions
LPC1549
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
ODROID-U3 Oui, mais
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
DL06
Non
Oui
N/A
N/A
Rejeté
Raspberry Pi Oui, mais
Oui
N/A
N/A
Retenu, mais
Table 5.8 – Faisabilité des concepts pour l’unité centrale de contrôle
Concepts
5.2.5
Logiciels embarqués
Il faudra bien évidemment que l’interface locale comporte des logiciels qui vont lui permettre d’automatiser l’entretien de la piscine du client. Étant donné qu’une partie de ces
logiciels sont spécifiques à l’application, il sera nécessaire d’écrire une partie de ceux-ci. À
cet effet, le type de matériel utilisé, la présence ou non d’un système d’exploitation (et le
type de système d’exploitation dans le cas échéant) aura une impact sur les coûts associés
au développement des logiciels embarqués.
Le fait d’avoir un microprocesseur plus puissant pour lequel l’offre d’outils de développement est plus grande permettra de réduire les coûts de développement logiciels, que ce
soit en utilisant des langages plus haut niveau, ou en réutilisant d’autres logiciels comme un
4. System on a chip (Français, système sur puce unique)
26
système d’exploitation ou des libraires externes.
Étant donné que l’interface locale sera produite en petite série, il serait avantageux financièrement d’essayer d’économiser sur les coûts de développement au détriment du coût de
production par unité, ce qui se traduit en pratique par payer un peu plus pour le matériel
de façon à réduire les coûts de développements (surtout logiciels mais aussi matériel). L’utilisation de composants génériques prêts à l’emploi permet à cet effet de réduire les coûts de
designs en plus des coûts d’assemblage. Au final, le coût supplémentaire en matériel n’est
pas énorme et devrait permettre une économie appréciable sur la conception, en plus de
permettre au système d’évoluer plus facilement dans le temps étant donné l’utilisation de
composants génériques, contrairement à une solution optimisée qui peut dépendre trop fortement de matériel qui va risque de devenir désuet.
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
N/A
N/A
Temporel
Temps de développement Prêt avant janvier 2015
N/A
N/A
Économique
Coûts
6 750$
Table 5.9 – Aspects décisionnels des logiciels embarqués
5.2.5.1
Langage c
Description Le langage c est un langage de niveau intermédiaire adapté à la programmation système et embarquée à cause de sa portabilité, de sa performance et de sa capacité à
interagir directement avec le matériel et la mémoire, que ce soit avec les pointeurs ou l’ajout
de routines d’assembleur à même le code source. Ce langage permet de diminuer les coûts
de développements logiciels en comparaison de l’assembleur au prix d’une légère perte de
performance. Avec un tel langage, on prévoit faire une interface locale supportant un algorithme de cryptage approuvé par la NSA et permettre l’assignation d’un mot de passe pour
authentifier l’utilisateur.
Décision Retenu
Justification Le langage est adapté à l’utilisation.
Références [39]
5.2.5.2
Assembleur
Description L’assembleur est essentiellement un code mnémotechnique qui permet de
représenter les instructions d’un micro-processeur donné. L’écriture de programme complexe
est généralement fastidieuse en assembleur, mais il est toutefois possible d’obtenir un très
27
haut niveau de contrôle sur le matériel ce qui peu être utile si l’on veut un haut niveau de performance ou utiliser des fonctionnalités spécifiques du matériel. Malheureusement, l’écriture
d’un algorithme de cryptage est très complexe en assembleur et contrairement au langage c,
il n’est pas possible de réutiliser une librairie simplement. C’est pourquoi nous ne comptons
pas utiliser de cryptage ni d’authentification pour ce concept.
Décision Rejeté
Justification Les coûts et les temps de développements seraient trop élevés s’il fallait faire
une solution complète en assembleur.
Références [40]
5.2.5.3
Langage c dans un environnement Linux embarqué
Description Linux est un système d’exploitation libre parfaitement adapté à la programmation embarquée. Son utilisation en plus du langage c permet d’utiliser des pilotes
pour contrôler le matériel et facilite la communication avec la centrale en nous permettent
d’utiliser une couche TCP/IP déjà faite. Aussi, la présence de système d’exploitation rend
plus facile la réalisation d’interface graphiques modernes ce qui permet d’offrir une meilleure
expérience utilisateur. Avec un tel langage, on prévoit faire une interface locale supportant
un algorithme de cryptage approuvé par la NSA (AES et SHA-3) et permettre l’assignation
d’un mot de passe pour authentifier l’utilisateur.
Décision Retenu
Justification L’utilisation du langage c dans un environnement Linux embarqué permet
de réaliser une solution logicielle sur mesure à un coût raisonnable sans nécessiter du matériel trop coûteux pour la faire fonctionner.
Références [41]
28
Faisabilité
Décisions
Langage c
N/A
Oui
Oui
N/A
Retenu
Assembleur
N/A
Oui
Non
N/A
Rejeté
Langage c avec Linux
N/A
Oui
Oui
N/A
Retenu
Table 5.10 – Faisabilité des concepts pour les logiciels embarqués
Concepts
5.2.6
Transmission
Les différents systèmes de transmission doivent permettre la transmission des données du
dispositif local vers les serveurs, la transmission de la position des techniciens vers les serveurs,
la communication entre les serveurs et les techniciens. Les serveurs hébergent l’interface à
distance et font en sorte que l’information circule du requérant au dispositif local visé. Bien
sûr, il est possible d’utiliser un mode de transmission différend pour les techniciens que pour
les clients puisque ceux-ci doivent être mobiles alors que le dispositif local est stationnaire.
Aspects
Critères
Fréquence de transferts d’information 4.3.1
Physique
Disponibilité du service de communication avec la centrale
Temporel
N/A
N/A
Économique
Coûts par client (5 ans)
Table 5.11 – Aspects décisionnels de la transmission d’information
5.2.6.1
Contraintes
> 0.2Hz
Voir 4.3.2
N/A
N/A
6 750$
Réseau troisième et quatrième génération
Description Les réseaux (3G) et (4G) présentent sur les téléphones intelligents, le
(3G) représenté principalement par les normes Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) et CDMA2000 et le (4G) par l’organisme de normalisation UIT-R. La différence
(3G) vs (4G) est tout simplement que le réseau (4G) est la succession du (3G) avec de plus
grande performance. Ces réseaux permettent le « très haut débit mobile », c’est-à-dire des
transmissions de données à des débits théoriques supérieurs à 100 Mb/s, (1 Gbps à l’arrêt,
> 100 Mbps en mouvement). Le (3G) ou (4G) sont très présents sur le marché et est facile
d’accès sur les plats de forme mobile. Les coûts dépendent du fournisseur téléphonique et du
forfait, selon un estimé chez Bell Canada* les coûts pour 6 G de data, serait de 360$ par
mois pour les 5 lignes.
Décision Retenu
Justification Ce type de réseau est disponible partout dans la région de Québec.
29
5.2.6.2
Connection internet domicile
Description Une des solutions serait celle d’une connection internet domicile. L’astuce
est de passer par le routeur du client en se branchant sur son réseau. La consommation internet est évaluée à 250 Mo par mois pour un par système, ce qui est peu pour une connection
résidentielle. Les coûts de transfert de données vers la centrale serait donc réduit de beaucoup.
Décision Retenu
Justification Internet est disponible partout dans la région de Québec, ce qui fait
qu’utilliser la connexion du client est envisageable.
5.2.6.3
WiMAX
Description Le WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), est un standard de communication sans fil, utile pour la transmission de données et l’accès à internet.
Représenté par la famille de normes (IEEE 802. 16), Le WiMAX peut déservir une zone graphique vaste, comme la communauté métropolitaine de Québec. Le principe du WiMAX est
de déservir un ou plusieurs émetteurs/récepteurs centralisés déservent une zone où se situe
de multiples terminaux. WiMAX exploite une gamme de fréquences allant de 2 à 66 GHz.
Le WiMAX procure des débits de plusieurs dizaines de mégabits/seconde.
Décision Retenu
Justification La vitesse de transmission est suffisante et peut desservir le territoire voulu.
Mais coûte un peu plus cher que le réseau (3G ou 4G).
Références [19]
5.2.6.4
Réseau satellite
Description Un réseau de communication par satellite utilise les satellites en orbite
autour de la terre pour transmettre les informations. Il est pratique pour les applications
mobiles, utilisé surtout dans les endroits éloignés des régions ou le signal des réseaux terrestres est accessible partout sur terre. (Surtout utilisé pour communiquer vers les navires
ou les avions, vers lesquels il serait impossible d’utiliser du câble.) Il offre un débit de transmission pouvant atteindre 10 Gbits/s mais plus coûteux que les réseaux terrestres. Les coûts
dépendent du type de satellite utilisé. On peut expliquer les coûts plus élevés de ce type de
réseau à cause du fait qu’un satellite fait le tour de la Terre en 1h30 environ, il en faut donc
30
plusieurs pour couvrir le territoire au complet. Les frais sont d’environ 150$ à 250$ par mois
et les frais d’installation peuvent être exorbitants.
Décision Retenu
Justification La vitesse de transmission est suffisante et peut desservir un territoire de
niveau mondial. Mais les coûts d’exploitation sont plus élevés que les deux autres solutions.
Références [20]
Faisabilité
Décision
Physique Économique Temporels Socio-env.
3G,4G
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
WiMAX
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Réseau satellite
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Internet domicile
Oui
N/A
oui
N/A
Retenu
Table 5.12 – Faisabilité des concepts pour les réseaux
Concepts
5.2.7
Serveurs
Le serveur est la partie matérielle informatique dans lequel le logiciel peut opérer. Le
serveur fonctionne en permanence, répondant automatiquement à des requêtes informatiques.
En plus de la partie logiciel, le serveur conserve des fichiers sur la base de données.
Aspects
Critères
Contraintes
Stockage et conservation des données
≥ 1600Go
Physique
Capacité de la bande du serveur
≥ 200 utilisateurs
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
Coûts
6 750$/clients
Table 5.13 – Aspects décisionnels pour les serveurs
5.2.7.1
Location
Description Une des solutions possibles et courantes pour les petites entreprises est la
location d’un serveur (espace virtuel) auprès d’une compagnie spécialisée. Nous avons fait
nos démarches avec l’entreprise PROGEXPERT pour avoir une estimation des prix. Cette
compagnie est située à Québec et offre un service clé en mains pour le service de location. Les
frais dépendent de la capacité de stockage, la performance du serveur et la bande passante.
Ils sont estimés à 120$ par mois. De plus la compagnie nous assure la sécurité de notre logiciel
31
ainsi de la base de données, en cas de problème les techniciens sont disponibles en tout temps.
Décision Retenu
Justification Les capacités sur demande sont suffisantes, service clé en mains intéressant,
prix concurrentiel
Références [22]
5.2.7.2
IBM BladeCenter PS700 Express
Description Une autre solution est d’acheter un serveur. Nous avons choisi un serveur
chez IBM, le serveur est le BladeCenter PS700 Express. Il possède un processeur 4 coeurs à
3 GHz avec une mémoire interne de 300 GB et mémoire vive de 16 Go. Ce système coûte 6
502.00$ chez IBM. Il est possible pour environ 100$ d’avoir 2000Go de mémoire supplémentaire en ajoutant un disque dur. Il serait intéressant d’avoir deux serveurs pour assurer une
redondance
Décision Retenu
Justification D’un point de vue à long terme, le coût d’investissement initial sera amorti,
une bonne puissance de calcul et traiter les données rapidement.
Références [23]
5.2.7.3
DELL PowerEdge M910
Description La plateforme d’infrastructure partagée PowerEdge M910 offre de bonne
performance et une grande capacité. Ce serveur DELL possède deux processeurs Intel Xeon
E7-4807 à 1.86GHz, mémoire vive de 16 Go, mémoire interne de 300 GB. Beaucoup de possibilités de configuration si désiré. Ce système coûte 6501.60$ chez DELL. Il est possible pour
environ 100$ d’avoir 2000Go de mémoire supplémentaire en ajoutant un disque dur. Il serait
intéressant d’avoir deux serveurs pour assurer une redondance.
Décision Retenu
Justification Un atout majeur de ce serveur est la possibilité de congréer le modèle selon
nos besoins. Bonne performance, ce système répond à la performance voulue.
Références [24]
Concepts
Location
IBM
DELL
5.2.8
32
Faisabilité
Décision
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Table 5.14 – Faisabilité des concepts pour les serveurs
Logiciel d’archivage de données
Dans le but de traiter et d’archiver les données recueillies par le dispositif local ainsi
que par les interfaces mobiles, on devra faire l’utilisation d’un logiciel de gestion de base de
données. On cherchera une solution qui maximisera la fiabilité et la simplicité du système
tout en minimisant les coûts.
Aspects
Critères Contraintes
Physique
Cryptage Voir 4.4.1
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
N/A
N/A
Table 5.15 – Aspects décisionnels du logiciel d’archivage de données
5.2.8.1
MySQL
Description MySQL est un SGBDR 5 populaire. Le logiciel offre un accès multi-utilisateur
à de multiples bases de données. Celui-ci fait parti de la GNU-GPL 6 , sont code étant donc à
source ouvert. On peut donc utilisé ce système gratuitement. Il se caractérise par sa rapidité,
sa robustesse ainsi que sa facilité d’intégration avec les services de serveurs infonuagique. Par
contre, il n’est pas aussi sophistiqué que certains systèmes commerciaux et, malgré son côté
source ouvert, les mises à jours et les améliorations sortent à fréquences variable puisque
MySQL appartient au géant de l’informatique Oracle.
Décision Retenue
Justification MySQL est un logiciel qui répond aux critères exigés. De plus, celui-ci est
gratuit. Il est donc retenu.
Référence [25]
5. Système de Gestion de Base de Données Relationnel
6. General Public License
5.2.8.2
33
Oracle Database
Description La base de ’Oracle Database’ est elle aussi un SGBDR. En effet c’est une
présence majeur dans ce secteur. Celle-ci peut accommoder encore plus de tâche et est plus
flexible que les bases open source, tel MySQL. Les fuites de mémoires se font moins fréquentes
et elle gère mieux les tâches en parallèle. L’envers de la médaille sont les coûts associés au
licenciement et la mise à jour du produit. Divers facteurs entre en compte, dont l’édition du
logiciel ainsi que le nombre de processeur du serveur. De 7 000$ à 28 000$
Décision Retenue, mais
Justification Oracle Database est un logiciel de gestion hautement performant, par
contre celle-ci vient à un prix plus élevé que les autres choix.
Référence [26]
5.2.8.3
PostgreSQL
Description PostgreSQL est un autre SGBDR et, comme MySQL, il est source ouvert
et donc gratuit. C’est une alternative à ce dernier. Il à plus de traits semblables à Oracle
Database mais il ne possède pas tout à fait la vitesse du simple MySQL. PostgreSQL offre
du cryptage sur plusieurs niveaux et fournit une flexibilité pour protéger les données. Aussi,
il n’est contrôlé par aucune compagnie, accélérant ainsi encore plus le cycle de mise à jour et
d’amélioration puisque ceux-ci peuvent être effectués par des programmeurs de partout.
Décision Retenu
Justification Justification La nature véritablement source ouvert appartenant au publique du logiciel PostgreSQL est une caractéristique de grande importance. Il performe bien
et ne coute rien. Il est donc retenu.
Référence [27]
Faisabilité
Décisions
MySQL
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Oracle Database
Oui
Non
N/A
N/A
Retenu, mais
PostgreSQL
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Table 5.16 – Faisabilité des concepts du logiciel d’archivage de données
Concepts
5.2.9
34
Interface à distance
Il s’avère être important et nécessaire que l’interface a distance ait un accès aux données
du système afin de permettre une mise a jour progressive de ces dernières et faciliter leur
accessibilité par les utilisateurs chaque fois que besoin se fait sentir malgré les occupations
depuis n’importe quel endroit ainsi que par les techniciens en cas d’anomalies ou de dépannage.Ainsi la qualité de résolution de l’affichage,le sécurité d’accès aux données et la rapidité
constitueront des points clés de ce travail.
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
Accès multiplates-formes Voir 4.3.7
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
6 750$
Table 5.17 – Aspects décisionnels de l’interface à distance
5.2.9.1
Application pour ios et android
Description Il est possible pour l’interface à distance de créer des applications pour différents systèmes mobiles. Malheureusement, il faut normalement réécrire le programme pour
chaque plateforme, ce qui entraine un surcoût. Enfin, cette solution peut causer problème
pour des utilisateurs utilisant des ordinateurs conventionnels.
Décision Rejeté.
Justification Cette solution est peut-être suffisante pour les techniciens mais elle n’est
pas commode pour les clients lesquelles nécessite qu’ils possèdent un téléphone intelligent ou
une tablette.
5.2.9.2
Application web
Description Le gros avantage du web c’est qu’il n’y a pas, ou presque pas, de problèmes
de compatibilité. Les pages web sont accessibles depuis n’importe quel appareil qui possède
un navigateur. L’application sera écrite, entre autre, en XHTML. Ceci facilite l’accommodation multiplate-forme dont les appareils mobile et les écrans de toutes les grandeurs. Sachant
que tout le monde a accès de près ou de loin à un navigateur, cette solution a l’avantage
d’être très disponible. La rapidité d’une page web est suffisante pour l’interface nécessaire
à la gestion du système. Il est également possible de demander à l’utilisateur de s’authentifier.
Décision Retenu
35
Justification Il répond aux critères du client.
5.2.9.3
Logiciels pour ordinateur personnel
Description
Comme tout le monde a accès à un ordinateur, cette solution permet une grande flexibilité
sur l’endroit de contrôle. De plus, il est possible de demander une authentification. Malheureusement, cette solution n’est pas indépendante de la plateforme et n’est pas idéale pour les
techniciens.
Décision Rejeté
Justification Ce concept ne prévoit pas de page web.
Faisabilité
Application pour ios et android
Non
Oui
Oui
N/A
Application web
Oui
Oui
N/A
N/A
Logiciels pour ordinateur personnel
Non
N/A
N/A
Oui
Table 5.18 – Faisabilité des concepts pour l’interface à distance
Concepts
5.2.10
Décision
Rejeté
Retenu
Rejeté
Géolocalisation
Afin d’optimiser l’efficacité du service offert, un système de localisation d’une certaine
précision est requis. La centrale doit être en mesure de déterminer la position d’un technicien, lors de ses déplacements, avec une certaine précision. Plusieurs méthodes existent
pour répondre à ce besoin, avec des facteurs de précision, de rapidité d’exécution et de fiabilité variables. Parmi ceux-ci, on explore particulièrement la localisation par bande cellulaire
(U-TDOA), les Hybrides (A-GPS) ainsi que le GPS traditionnel.
Aspects
Critères Contraintes
Physique
Précision
6 50m
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
coût
≤ 750$
Table 5.19 – Aspects décisionnels du système de géolocalisation
5.2.10.1
36
U-TDOA (Base réseau cellulaire)
Description La localisation U-TDOA 7 , est une technique de localisation qui se sert des
réseaux déployés par les fournisseurs de service mobile (cellulaire) et ne peut fonctionner
sans cette infrastructure d’un forfait mobile. Elle ce fie au temps qu’un signal envoyé d’un
appareil mobile prend à être reçu par, au minimum, 3 receveurs UMLs 8 . Ces derniers sont
typiquement co-positionnés avec un BTS 9 . La précision de la mesure est proportionnelle à
la densité des bases de station. Le temps de propagation du signal entre des pairs de UMLs
est mesuré et permet de calculer un positionnement de l’appareil mobile avec une précision
moyenne de 50m en milieux urbain. Elle possède un taux de rafraîchissement oscillant entre
quelques secondes et quelques minutes. Le coût associé est d’entre 30 et 60$ mensuellement.
Décision Retenu
Justification La technologie se fiant aux réseaux mobiles est intéressante mais pourrais
laissée place à quelques améliorations. Du côté de l’implantation, elle requiert un effort minimal, un coût acceptable et une précision qui respecte le critère exigé. Ainsi, la localisation
U-TDOA est retenue.
Références [33]
5.2.10.2
A-GPS (Hybride GPS et Cellulaire)
Description Un système A-GPS utilise des satellites comme points de références pour
obtenir un positionnement. La distance entre l’appareil et au moins 3 satellites est mesuré en
calculant le temps de propagation d’un signal entre ceux-ci. Ainsi, l’appareil arrive à trianguler sa position à n’importe quel endroit sur la planète. Il est possible de limiter l’incertitude
de la mesure en ajoutant un 4e satellite ou plus. Le coût relié à l’A-GPS est d’entre 30 et
60$ mensuellement. La force du A-GPS dérive de son intégration avec les réseaux cellulaires
qui lui offre plusieurs avantages lorsque connecté dont une grande précision, de l’ordre de 5
à 50m. De plus, le taux de rafraîchissement de celui-ci se situe entre 1 et quelques secondes.
Décision Retenu
Justification La localisation A-GPS offre se fie elle aussi aux réseaux mobiles mais elle
offre une plus grande précision de positionnement ainsi qu’un taux de rafraîchissement rapide
contribuant à la fiabilité de l’information. Le coût est acceptable et il sera possible de gérer
les utilisateurs (techniciens) à l’aide d’un programme. Ainsi, ce système est retenu.
7. abréviation du nom anglais Uplink-Time Difference Of Arrival
8. Unités de Mesure de Localisation
9. Base Tranceiver Station - (Francais, station émettrice-réceptrice de base)
37
Référence [34]
5.2.10.3
GPS
Description Le GPS 10 , duquel est dérivé l’A-GPS, évalue sa position en calculant le
temps qu’il prend à recevoir des signaux de satellites. Chaque satellite transmet constamment l’heure précise de la transmission ainsi que sa position lors de celle-ci. La fiabilité
du positionnement est très grande, elle peut être aussi petite qu’au mètre près. Le temps
d’établissement initiale et de rafraîchissement de la position peut par contre prendre jusqu’à
quelques minutes. Il s’agit ici d’un appareil à fonction spécifique qui aura besoin de sa propre
carte SIM pour relier les informations recueillis à la centrale. Conséquemment, ceci rajoute
des coûts supplémentaires. Par exemple, le système Bluefox coûte 260$ pour l’appareil ainsi
que d’un minimum de 25$ mensuellement pour le transfert de données.
Décision Rejeté
Justification La technologie couvre les critères fonctionnels, mais, puisque les techniciens
auront déjà accès à une tablette ou un téléphone avec l’accès à un réseau mobile, il serait
inutile de faire l’acquisition d’un appareil coûteux en plus. Cette option est donc rejetée.
Référence [35]
Concepts
U-TDOA
A-GPS
GPS
5.2.11
Faisabilité
Décisions
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Oui
Non
N/A
N/A
Rejeté
Table 5.20 – Faisabilité des concepts de géolocalisation
Matériel des techniciens
L’utilisation de certains outils informatique pour l’envoi et la réception des changements
effectués est primordiale. De ce fait le support matériel à utiliser doit répondre à plusieurs
norme qui sont énumérées ci dessous :
10. Global Positioning system
38
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
N/A
N/A
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
Coût par client (5 ans)
6 750$
Table 5.21 – Aspects décisionnels du système de gestion de données
5.2.11.1
Asus t100 hybride
Description Offert à moins de 400$, le Asus t100 hybride est un mini portable avec la
capacité de se transformer en tablette. Il possède un écran de 10 pouces multi-touche et une
résolution 1366 x 768 pixels. L’espace de stockage du disque dur est de 532 Go. La batterie
offre autonomie de 11h. Le t100 peut se connecter sur un réseau Wifi. Son système d’exploitation est Windows 8.1.
Décision Rejeté
Justification Le Asus t100 n’a pas d’accès internet en tout tant (3G-4G). Ceci rend la
tâche de communiquer avec la centrale plus difficile. De plus, il n’a pas de GPS intégré, au
contraire des autres modèles.
Références [36]
5.2.11.2
Ipad Air
Description La tablette Ipad Air de Apple a un écran multi-touche de 9,7 pouces et
une résolution de 2048 x 1536 pixel. Il est doté d’un revêtement résistant aux traces de
doigts. L’espace de stockage du disque est de 16Go à 128Go. Il a un processeur basé sur un
ARM de 1,4GHz, double coeurs. Sa batterie de 8,827 mAh a une durée de vie d’environ 10
heures. La tablette à la capacité de se connecter sur les réseau wifi et 3G/4g/LTE et il possède
un GPS. Les coûts associés sont de 750$ pour le modèle 32Go et 40$/mois/unité avec Rogers.
Décision Retenu
Justification L’appareil remplis toutes les contraintes. Il possède l’accès à internet en
tout temps ainsi qu’un GPS pour la localisation des techniciens.
Références [32]
5.2.11.3
39
Samsung Galaxy Note III
Description La Samsung Galaxie Note est un téléphone intelligent qui se rapproche
d’une tablette. Il possède un écran tactile super AMOLED 11 de 5,7 pouces et une résolution
de 1920 x 1080 pixel. Elle vient avec un stylet intégré. Le Note III a une mémoire vive de
3Go. Sa capacité de stockage atteint va de 16 à 64 Go, extensible via une carte micro SD.
La connectivité sans fil est assurée par du Wifi. Le modèle de la compagnie Rogers est activé
sur les réseaux 3G, 4G et LTE. De plus, il a un A-GPS intégré. Avec une entente de deux
ans avec un plan de service revenant à 60$/mois/unité, le téléphone ne coute rien à 280$.
Un aspect impressionnant de cet appareil est la capacité de sa batterie de 3200mAh qui dure
11h pour une utilisation intense (internet, videos), 18h de telephone (3G) et 380h en veille.
Décision Retenu
Justification L’appareil remplis toutes les contraintes.
Références [31]
5.2.11.4
Ipad mini
Description La tablette Ipad mini de Apple a des caractéristiques identiques à celles
listées pour le Ipad Air. La différence principale étant la grosseur de son écran, celui-ci fait
7,9 pouces sur la diagonale, pour une même résolution. La durée de vie de sa batterie et
ses composantes sont identiques. Comme pour le Air, les coûts associés sont de 750$ pour le
modèle 32Go et 40$/mois/unité avec Rogers.
Décision Retenu
Justification L’appareil remplis toutes les contraintes. Il possède l’accès à internet en
tout temps ainsi qu’un GPS pour la localisation des techniciens.
Références [32]
11. active-matrix organic light-emitting diode (Français, matrice active à diodes électroluminescentes organiques)
40
Faisabilité
Décisions
Ipad Air
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Asus t100 hybride
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Samsung Galaxy Note
Oui
Oui
N/A
N/A
Retenu
Table 5.22 – Faisabilité des concepts pour le matériel des techniciens
Concepts
5.2.12
Service de paiement
Une importance particulière devrait être apporté au service de paiement. Une entreprise
qui offre la vente d’un service doit être capable de recevoir et gérer des paiements. On demande
ici de pouvoir accepté des paiements internet par carte de crédit. On met l’emphase sur la
sécurité et la convivialité.
Aspects
Critères
Contraintes
Physique
Accepte carte de crédit 4.3.1 > Visa, Mastercard, American Express
Temporel
N/A
N/A
N/A
N/A
Économique
6 750$
Table 5.23 – Aspects décisionnels du mode de paiement
5.2.12.1
PayPal
Description PayPal est une entreprise de service de paiement en ligne. Créée en 1998
et achetée par eBay en 2002, PayPal est aujourd’hui l’une des entreprises les mieux connues
dans son domaine. PayPal offre un design d’interface flexible qui peut s’intégrer à n’importe
quel site web. Il opère aussi sur plateforme mobile. Il offre la possibilité de payé avec une
carte de crédit (Visa, Mastercard, American Express), carte prépayée ainsi que plusieurs
autres options. Le service offert par PayPal est aussi hautement sécurisé et assure la confidentialité, entre autre, à l’aide du protocole SSL et respecte les normes de l’IPC 12 à l’aide de
son service nommé Payflow. L’entreprise effectue une vérification de carte à l’aide du CVV2,
un code de 3-4 chiffres assigné à chaque carte de crédit. Un service de facture en ligne est
offert gratuitement. Les coûts associés à PayPal sont 35$ mensuellement ainsi que des frais
de 2% à 3% par transaction, dépendant du montant des ventes mensuelles totales. Il n’y a
aucun frais cachés, d’activation ou de désactivation. Un paiement est visible dans le compte
du marchand dans les minutes suivant la transaction.
Décision Retenu
12. L’industrie des cartes de paiement
41
Justification PayPal offre diverses méthodes de paiement dont les cartes de crédit. Son
niveau de sécurité est excellent, et les coûts associés ne sont pas compliquées. Le délai de
traitement est minimal, seulement quelques minutes.
5.2.12.2
ProPay
Description Une seconde solution est le service de la compagnie ProPay. Il offre la possibilité de payer avec les cartes de crédit Visa, Mastercard et American Express. Il offre un
service sécurisé à plusieurs niveaux. L’archivage des données des clients respecte les normes
de sécurité des données de l’ICP et il respecte les norme de VISA pour le cryptage lors de la
transmission et du traitement de données sensible. Il y a divers coûts associés à ce service.
Des frais d’abonnement annuels d’entre 40$ et 300$ et les frais de traitement d’entre 3% et
4%, dépendant du montant des ventes totales. Des frais de 0,50$ sont associés au transfert
de fonds vers un compte de banque. Les paiement prennent entre 1-3 jours pour apparaitre
dans le compte du marchand.
Décision Retenu
Justification ProPay offre la méthode de paiement requise, les cartes de crédit. Son niveau de sécurité est acceptable et est offert à un prix compétitif. Le délai de traitement est
standard.
5.2.12.3
Moneris solutions
Description La compagnie Moneris solutions offre parmi diverses options, elle aussi, un
service de paiement en ligne. Contrairement aux deux autres, celle-ci est une entreprise Canadienne fondée en commun par les banques RBC 13 et BMO 14 en 2000. Elle couvre de nos
jours plus de 3 milliards de transactions chez plus de 350 000 marchands par année. Moneris
offre la possibilité de payer avec Visa, Mastercard et American express. L’entreprise offre une
interface de programmation d’application, permettant l’intégration du service sur le site web
du marchand en Java, PHP, .NET et autres. Au point de vue sécurité, l’entreprise offre la
vérification d’adresse pour protéger contre les cartes volées, le code de vérification de carte
(CVD) ainsi que le respect des normes de l’ICP. Les coûts associés sont de 11,95$ par mois
pour 3 ans, sous contrat. L’annulement de celui-ci enchaîne des frais de 300$. De plus, il y a
des frais de traitement de 2% sur chaque transaction. Les paiement prennent au maximum 2
13. Banque Royale du Canada
14. Banque de Montréal
42
jours pour apparaitre dans le compte du marchand.
Décision Retenu
Justification Moneris solutions offre la méthode de paiement requise, les cartes de crédits. Son niveau de sécurité est excellent et il est offert à un prix raisonnable. Par contre, il
y a un contrat et des frais associés à un annulement. Le délai de traitement est standard.
Faisabilité
Décision
Paypal
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
ProPay
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Moneris solutions
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Table 5.24 – Faisabilité des concepts pour les modes de paiement
Concepts
Chapitre 6
Étude préliminaire
Dans ce chapitre, des combinaisons parmi les meilleurs solutions proposées aux sousproblèmes de la section conceptualisation et analyse de faisabilité 5 seront présentés pour
former trois concepts globaux. Les concepts globaux sont évalués objectivement à partir des
critères établis dans le cahier des charges à la section ??
6.1
Plan de développement
Le plan de développement présente les méthodes et les hypothèses utilisées pour évaluer
les trois concepts.
6.2
6.2.1
Présentation des concepts
Concept 1
6.4 Caractéristiques du premier concept
6.4.1Acquisition de données : Texas Instrument AMC7812
6.4.2Périphériques d’entrés et sortie : 4D SYSTEMES Beagle Bone Black 4.3 pouces LCD
6.4.3Unité central de contrôle :
6.4.4Interface de communication : WIZ810MJ
6.4.5Logiciel embarqué : Language C dans un environnement linux
6.4.6Connection : connection internet à domiciele
6.4.7Server : IBM
6.4.8Logiciel d’archivage de données : PostgreSQL
6.4.9Interface à distande : Application web
6.4.10Matériel des techniciens : ipad mini
6.4.11Géolocalisation : A-GPS
6.4.12Service de paiement : Paypal
43
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.2.2
44
Concept 2
6.5 Caractéristiques du second concept
6.5.1Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812
6.5.2Périphériques d’entrée-sortie : Crystalfonrz CFA-533-TMI-KC
6.5.3Unité centrale de contrôle : ODROID-U3
6.5.4Interface de communication : ODROID-U3
6.5.5Logiciels embarqués : langage c
6.5.6Connexion : Wifi
6.5.7Serveur : Location
6.5.8Logiciel d’archivage à distance : MySQL
6.5.9Interface à distance : XHTML site IOS (C objective), Andtoid (java)
6.5.10Matériel des techniciens : ipad air
6.5.11Géolocalisation : a-gps
6.5.12Service de paiement : transfert bancaire
6.2.3
concept 3
6.6 ??Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812
6.6.2Périphériques d’entrée-sortie : Waveshare Electronics LCD 4.3"
6.6.3Unité centrale de contrôle : ODROID-U3
6.6.4Interface de communication : ODROID-U3
6.6.5Logiciels embarqués : langage c
6.6.6Connexion : 3G
6.6.7Serveur : Location
6.6.8Logiciel d’archivage à distance : Oracle Database
6.6.9Interface à distance : Application web
6.6.10Matériel des techniciens : Samsung Galaxy Note III
6.6.11Géolocalisation : U-TDOA
6.6.12Service de paiement : Moneris solutions
6.3
Plan d’étude
Le plan d’étude consiste à présenter les méthodes utilisées pour évaluer les trois concepts
globaux. Le plan d’étude établit une uniformisation des concepts gras aux barèmes préétablis dans le cahier des charges.4.1 Les tableaux ci-dessous montrent l’ensemble des données
utilisées pour évaluer les critères.
45
Critères
Nombre d’entrées
Nombre de sorties
Fréquence de transfert d’information
Résolution pour les signaux de
I/O
Puissance de calcul et quantité de
mémoire
Fiabilité
Procédure et Hypothèse
Évaluer la quantité d’entrées possibles avec le contrôleur
Évaluer la quantité de sorties possibles avec le contrôleur
Évaluer la vitesse de la bande passante
Évaluer le delta Volt entre 2 signaux consécutif
Référence
[1] [3] [4]
[1] [3] [4]
[17] [18] [?] [19] [20]
[1] [3] [4]
[22] [23] [24]
Évaluer subjectivement selon les
composantes
Ergonomie du système
Évaluer selon le nombre de m3̂ du [14] [16] [6] [1]
système
Table 6.1 – Tableau synthèse pour le dispositif local
Référence
Évaluer la fréquence de transfert [17] [18] [?] [19] [20]
du système avec le réseaux de
communication
Évaluer le temps et le nombre [31]
d’intervention des techniciens
Géolocalisation
Évaluer la précision de la locali- [33] [34] [35]
sation des techniciens
Stockage et conservation des don- Évaluer l’espace nécessaire pour [25] [26] [27]
nées
la conservation des données
Capacité de la bande du serveur Évaluer la capacité de la bande [22] [23] [24]
passante du serveur
Accès multiplate-forme
Évaluer si le site est accessible via [39] [40] [41]
plusieurs plateforme
Table 6.2 – Tableau synthèse pour le centre de gestion
Critères
Fréquence de transferts d’information
46
Référence
Évaluer le niveau de cryptage de [17] [18] [?] [19] [20]
façon qualitative
Protection de l’interface locale
Évaluer le degré de sécurité sur [10] [11] [12] [6]
l’interface locale
Méthodes de paiement sécurisé
Évaluer selon le niveau de sécurité [45] [46] [47] [48] [42]
de payement par carte de crédit
[43] [44]
Table 6.3 – Tableau synthèse pour la sécurité et le paiement en ligne
Critères
Cryptage du transfert de données
Critères
Développement et de production
Évaluer le coût de chaque composante du concept pour le développement et la production
Installation et entretien
Évaluer le coût de main d’oeuvres
pour l’installation et l’entretien
Table 6.4 – Tableau synthèse des coûts
6.4
Référence
concept 1
141 396$
6.4.1
Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812
Pour le premier concept, on utilise le AMC7812 de Texas Instruments. Celui-ci aura pour
tâche d’exécuter les commandes et de recevoir les données provenant des différents capteurs.
Voici la note accordée pour ces 12 sorties.De plus, la puce est disponible au coût relativement
bas d’environ 15,58$ par unité. Donc un total de 12 464$.
|12−12|
=0
12
Une note de 0 pour ses sorties.
|12−16|
=1/3
12
Une note de 1/3 pour ses entrées.
0,015−0,00009
=0,994
0,015
47
Une note de 0,994 pour sa résolution.
Celui-ci possède une fréquence d’échantillonnage de plus de 100KHz. Puisque la fréquence
de traitement des mesures est bien au-dessus du domaine exigé, la formule :
|1−f |
,f
10
∈ [1, 11]
ne s’applique pas et on lui donne la note de 1 automatiquement.
6.4.2
Périphériques d’entrées et de sorties : 4D SYSTEMS
Beagle Bone Black 4.3" LCD
On fait appel au Beagle Bone de 4D SYSTEMS dans ce premier concept global. Celui-ci
sera notre périphérique d’entrées et sorties. Il possède un écran ACL d’une résolution plus
que satisfaisante de 480 x 272 pixels qui peut se manipuler de façon tactile. Il coûte 65$
l’unité. Donc un total de 52 000$. Ses dimensions sont de 120.4 x 80.0 x 24.8mm ce qui
respecte les exigences du client. Ce Périphériques d’entrées et de sorties est munie un
cadenas et est protégé par un mot de passe. La note de 1 est accordé.4.4.2
6.4.3
Unité centrale de contrôle : Raspberry Pi
Le Raspberry Pi servira d’unité centrale de contrôle dans ce concept. Celui-ci dépasse les
besoins nécessaire et est ainsi une pièce idéal. Les dimensions du modèle sont 85.60mm x
56mm x 21mm, pour un volume de Le modèle que nous utilisons viens avec 256Mo de
mémoire RAM et coûte 27,50$US plus 5$ pour une carte micro SD de 4Go. Un total de 26
000$, pour 800 unités.
Voici le calcul pour l’ergonomie, en prenant le volume du 4D SYSTEMS (6.4.2) en compte
aussi :
|0.00001007+0.0002388736−0.04m3 |
0.04
= 0,991
Il obtient une cote de 0,991.
6.4.4
Interface de communication : Raspberry Pi
Utilise le RJ45 intégré sur la puce du Raspberry Pi. On associe son coût a l’unité centrale
de contrôle. La fiabilité pour le dispositif local de commande est noté à 0.7 4.2.8
6.4.5
Logiciel embarqué : Langage C dans un environnement
Linux embarqué
Pour que le dispositif local puisse faire usage intelligent de son matériel de prise de mesure
et communiquer avec la centrale, celui-ci a besoin de pilote et d’un système d’opération.
Alors, pour le concpet 1, On utilise le Langage C dans un environnement Linux embarqué
48
qui, à l’aide d’algorithme précis, permet d’obtenir tout ce qui est désiré. Il est estimé que la
création de logiciels nécessaire coûterait environ 6000$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un
programmeur x 150 heures de programmation).
De plus ce système permet de de programmer l’ajout de commentaires et de prend en
compte l’usure préventives. Ce qui lui accorde une note de 1 pour l’interventions des
techniciens.4.3.3
6.4.6
Type de connexion : Connexion internet à domicile
La transmission de données, pour ce premier concept, sera effectué en se branchant à l’aide
d’un fil RJ45 à la connexion haute vitesse déjà sur place. Le seul coût est celui du fil (75
pieds) qui sera 5$ l’unité. Un total de 4000$. On prend en compte le fait que, selon une
étude effectuée par l’institut de la statistique du Québec, environ 94,4% [49] des domiciles
de la Capitale-Nationale ont une connexion haute vitesse à internet. Ainsi, on accorde la
note de 1 à la connexion à domicile pour ce qui est de la disponibilité de la communication
avec la centrale.
Pour la disponibilité de la communication on accorde la note de 1 4.3.2
6.4.7
Type de serveur : IBM
Pour le premier concept, le serveur utilisé est le BladeCenter PS700 Express de IBM. Il
possède un processeur 4 coeurs de 3 GHz avec une capacité de stockage de 300 Go et de
mémoire vive de 16 Go. Au niveau de la sécurité, ce système comble les critères. C’est
pourquoi nous accordons une note de 1 pour la sécurité. Ce système coûte 6 502.00$ chez
IBM. Ainsi, nous lui accordons une note de 0.8 pour le prix. Compte tenue de sa capacité
de stockage insuffisante, un disque dur supplémentaire sera ajouté, à un prix négligeable
d’environs 120$. De plus, on doit prendre en compte les besoins de bande passante avec un
abonnement au service internet 200 Mbit/s de vidéotron pour 188,95$/mois, donc 11 377$
sur 5 ans. En assument que chaque utilisateur a accès à 128Ko/s, on estime que la bande
passante peut supporter 906 utilisateurs confortablement.
(4000−1600)
2400
=1
Une note de 1 est accordée pour la capacité de stockage. f rac[906 − 200]800 = 0,883
Une note de 0,883 est accordée pour la bande passante.
6.4.8
Logiciel d’archivage de données : PostgreSQL
On intègre le SGBDR 1 PostgreSQL à ce premier concept. En plus de posséder la
caractéristique de code source ouvert, celui-ci est complètement gratuit, il faut seulement
prévoir les coûts d’entretien du serveur de 2000$ par année. Il possède du cryptage à
1. système de gestion de base de données relationnelle
49
plusieurs niveaux dont divers chiffrements (côté client, de la partition de données, des
données sur le réseau, etc) l’authentification de l’hôte SSL, etc.
Puisque ce service offre le cryptage de données, on lui accorde la note de 0,5. 4.4.1
6.4.9
Interface à distance : Application web
Dans le but de maximiser le service, les utilisateurs et les techniciens ont accès à distance
au serveur du centre de gestion. Ceci est rendu possible grâce à une application web
flexible. Ils peuvent accéder à leur compte personnel, qui contient tous leurs informations et
données archivées, et venir visualiser et manipuler les informations du dispositif local en
temps-réel. Le site est compatible avec tous les appareils aillant accès à un browser internet.
Il offre du cryptage de données alors, on accorde à cette solution la cote de 0,4. Il est estimé
que la création de l’application coûterait environ 3200$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un
programmeur x 80 heures de programmation).
6.4.10
Matériel des techniciens : Ipad mini
Dans ce concept, le Ipad mini est l’outil principale des techniciens. De plus il contient le
A-GPS qui aide à localiser ces derniers en temps réel. L’appareil est léger et très rapide
avec une interface simple et efficace. C’est un appareil qui a fait ses preuves depuis quelques
années et il est constamment coté bien au dessus de sa compétition. Les coûts associés sont
de 750$ pour le modèle 32Go et 40$/mois/unité avec Rogers. Pour un coût total de 15750$
pour 5 appareils sur 5 ans.
On accorde la note de 1 pour intervention des techniciens.4.3.3
6.4.11
Géolocalisation : A-GPS
On utilise le A-GPS intégré dans le iPad mini. Ainsi, les frais associés à celui sont ceux de
ce dernier. Il travaille côte à côte avec le réseau cellulaire de l’appareil pour obtenir une
grande rapidité de localisation et une précision de moins de 5m dans des conditions
favorables. À l’aide du calcul suivant :
[50−5]
50
= 0,9
On obtient une cote de 0,9.
6.4.12
Service de paiement : PayPal
Pour ce premier concept, on fait affaire avec le service de paiement en ligne PayPal. Celui-ci
peut se combiner de manière intégrale avec un site web bâtit sur mesure. Il offre de
nombreuses méthodes de paiement, dont les cartes de crédits, il respecte les normes de
sécurité de l’IPC, il offre des mesures de sécurité supplémentaires et il offre un délai
minimal pour le traitement de paiement. Les coûts associés à PayPal sont 35$
50
mensuellement ainsi que des frais de 2% à 3% par transaction, dépendant du montant des
ventes mensuelles totales. Un total d’environ 2100$ (Les frais de traitements seront intégrés
et déduis la marge de profit)
On lui accorde ainsi la note de 1.
6.5
concept 2
162 867,6$
6.5.1
Acquisition des données : AD5516 couplé avec le LPC1549
Ici, nous avons le AD5516 qui possède 16 sorties sur 12 bits fonctionnant de -5 à 5V. En le
couplant au LPC1549 qui lui contient 12 entrées analogiques sur 12 bits, on obtient une
solution qui répond tout à fait au besoins indiqués. Le LPC1549 est en fait lui-même une
unité de contrôle. On y revient un peu plus bas. Le coût du AD5516 est de 30$ l’unité, donc
un total de 24 000$ (On mentionne celui du LPC1549 à l’unité centrale de contrôle, plus
bas). Celui-ci possède une fréquence d’échantillonnage de plus de 100KHz. Puisque la
fréquence de traitement des mesures est bien au-dessus du domaine exigé, la formule :
|1−f |
,f
10
∈ [1, 11]
0,015−0,000097
=0,9349
0,015
6.5.2
Périphériques d’entrées et de sorties : Crystalfonrz
CFA-533-TMI-KC
Avec son écran LCD rétro-éclairée de 16x2, le CFA533 contient un caractère et un
périphérique de contrôle à 6 boutons comme nous l’avons déjà expliqué. Le CFA533 fait
110.5mm par 35mm par 10mm (Volume = 0,0038675 m3 ), ce qui est raisonnable compte
tenu de l’application et du critère de volume. Le Crystalfonrz CFA-533-TMI-KC est
disponible au coût d’environ 65$ par unité, pour un total de 52 000$. Ce Périphériques
d’entrées et de sorties est munie un cadenas et est protégé par un mot de passe. La note de
1 est accordé.4.4.2
6.5.3
Unité centrale de contrôle : LPC1549
Comme indiqué plus haut, le LPC1549 est une unité centrale de contrôle et c’est elle que
nous utilisons pour ce concept. Ses dimensions sont de 55 x 83 x 10mm, donnant un volume
de 0,00004565 m3 . Elle contient un processeur ARM cortex-M3 de 72MHz, 2 interfaces SPI,
51
256Ko de mémoire flash et 36Ko de SRAM. Bien que ce ne soit pas le plus puissant, il
remplie les prérequis pour assister au fonctionnement du dispositif. Il coûte 38$ l’unité,
donc un total de 30 400$.
|0.00004565+0.0038675−0.04m3 |
0.04
= 0,902
6.5.4
Interface de communication : WIZ810MJ
Le WIZ810MJ se connecte à l’interface SPI de la puce d’acquisition de données LPC4915. Il
permet au dispositif local de communiquer avec la centrale. Son coût est de 20,68$ l’unité,
pour un total de 16 544$
La fiabilité pour le dispositif local de commande est noté à 0.7 4.2.8
6.5.5
Logiciels embarqués : langage C
Puisque le langage C est un langage de niveau intermédiaire, le coût de programmation sera
raisonnable. Il est estimé que la création de logiciels nécessaire en langage C coûterait
environ 6000$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un programmeur x 150 heures de
programmation). De plus ce système permet de de programmer l’ajout de commentaires et
de prend en compte l’usure préventives. Ce qui lui accorde une note de 1 pour
l’interventions des techniciens.4.3.3
6.5.6
Type de connexions : WiMax
Les démarches ont été faites chez BELL pour avoir les caractéristiques du réseau WiMax.
Le réseau peut desservir le territoire de la métropole de Québec sans problème. Le réseau
WiMax est très performant, il transfert jusqu’à 21 Mbps par seconde. Il est aussi sécuritaire
puisqu’il peut utiliser des clés de cryptage de 128 ou 256 bits. C’est pourquoi nous
accordons une note de 1 pour la sécurité. La fréquence de transfert d’information respecte
facilement les 0.2 Hz demandés par le client. C’est pourquoi nous accordons une note de 1
pour la vitesse de transfert d’information.
(5−5)2
25
=1
Les coûts d’utilisation avec BELL pour une bande de 60G sont estimés à 6000$ par année.
6.5.7
Type de serveur : DELL
Pour le deuxième concept global, notre choix s’est arrête sur le serveur DELL, il possède
deux processeurs Intel Xeon E7-4807 à 1.86GHz, mémoire vive de 16 Go, mémoire interne
de 300 GB. Ce type de système est fiable et sécuritaire, c’est pourquoi nous lui donnons la
52
note de 1 pour la sécurité. Ce système coûte 6501.60$ chez DELL. C’est pourquoi nous lui
accordons une note de 0.85 pour le prix. Compte tenu de sa capacité de stockage
insuffisante, un disque dur externe sera ajouté, à un prix négligeable d’environ 120$. De
plus, on doit prendre en compte les besoins de bande passante avec un abonnement au
service internet 60 Mbit/s de vidéotron pour 72,95$/mois, donc 4 377$ sur 5 ans. En
assument que chaque utilisateur a accès à 128Ko/s, on estime que la bande passante peut
supporter 272 utilisateurs confortablement.
Nous accordons une note de 1 pour la capacité de stockage. 4.3.6
(4000−1600)
2400
=1
f rac[272 − 200]800 = 0,09
Une note de 0,09 est accordée pour la bande passante.
6.5.8
Logiciel d’archivage à distance : MySQL
MySQL est facile à configurer et à programmer. Cette base de données possède une grande
communauté, ce qui peut faciliter la résolution de problèmes. L’avantage est que ce logiciel
est gratuit, il faut seulement prévoir les coûts d’entretien du serveur de 2000$ par année. Il
offre du cryptage de données alors, on accorde à cette solution la cote de 0,4. 4.4.1
6.5.9
On accorde à cette solution la cote de 0,4. Il est estimé que la création de l’application
coûterait environ 3200$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un programmeur x 80 heures de
programmation).
6.5.10
Matériel des techniciens : Ipad Air
Dans ce concept, le Ipad Air est l’outil principale des techniciens. De plus il contient le
A-GPS qui aide à localiser ces derniers en temps réel. L’appareil est léger et très rapide
avec une interface simple et efficace. C’est un appareil qui a fait ses preuves depuis quelques
années et il est constamment coté bien au dessus de sa compétition. Les coûts associés sont
de 750$ pour le modèle 32Go et 40$/mois/unité avec Rogers. Pour un coût total de 15750$
pour 5 appareils sur 5 ans.
On accorde la note de 1 pour intervention des techniciens.4.3.3
53
6.5.11
Géolocalisation : A-GPS
On utilise le A-GPS intégré dans le iPad Air. Ainsi, les frais associés à celui sont ceux de ce
dernier. Il travaille côte à côte avec le réseau cellulaire de l’appareil pour obtenir une grande
rapidité de localisation et une précision de moins de 5m dans des conditions favorables. À
l’aide du calcul suivant :
[50−5]
50
= 0,9
On obtient une cote de 0,9.
6.5.12
Méthode de paiement : ProPay
Pour le deuxième concept nous avons choisi d’utiliser ProPay, une sécurité acceptable pour
le payement par internet. Des frais d’abonnement annuels d’entre 395$ et les frais de
traitement d’entre 3% et 4%, dépendant du montant des ventes totales. Un total d’environ
1975$ (Les frais de traitements seront intégrés et déduis la marge de profit)
Il permet de payer par Visa, Mastercard et American Express, de plus ce système respecte
les normes de sécurité des données de l’ICP 1 d’où on accorde 0.4
6.6
concept 3
149 124$
6.6.1
Acquisition des données : Texas Instruments AMC7812
Pour ce concept, on utilise le AMC7812 de Texas Instruments. Celui-ci aura pour tâche
d’exécuter les commandes et de recevoir les données provenant des différents capteurs. Voici
la note accordée pour ces 12 sorties.De plus, la puce est disponible au coût relativement bas
d’environ 15,58$ par unité. Donc un total de 12 464$.
|12−12|
=0
12
Voici la note accordée pour ces 16 entrées.
|12−16|
=1/3
12
Celui-ci possède une fréquence d’échantillonnage de plus de 100KHz. Puisque la fréquence
de traitement des mesures est bien au-dessus du domaine exigé, la formule :
|1−f |
,f
10
∈ [1, 11]
0,015−0,000097
=0,9349
0,015
1. l’industrie des cartes de paiement
54
6.6.2
Périphériques d’entrées et sorties : Waveshare Electronics
LCD 4.3"
Le Waveshare est un écran LCD tactile de 4.3", ayant des dimensions de 125.0 x 84.2 x
25.4mm et donc un volume de 0,0002673 m3 . Celui-se connect à l’interface SPI du
contrôleur. Il possède 24 bits de couleurs et consomme 56 mW. Ce périphérique coûte 20$
l’unité pour un total de 16 000$.Ce Périphériques d’entrées et de sorties est munie un
cadenas et est protégé par un mot de passe. La note de 1 est accordé.4.4.2
6.6.3
Unité centrale de contrôle : ODROID-U3
Le ODRIOD est un micro-ordinateur sur carte comprenant : un microprocesseur ARM 4
coeurs 1.7GHz ; 2Go de RAM ; 3 ports USB et un port micro USB ; 1 port RJ45
10/100Mbps ; 1 port I2C, 1 port UART ; 1 port HDMI et micro HDMI. Le contrôleur
internet possède un driver compatible Linux. L’unité centrale de contrôle ODROID-U3 fait
83mm par 48mm par 25mm, ce qui est raisonnable compte tenu de l’application et du
critère de volume. Le ODROID-U3 est disponible au coût d’environ 65$ plus 5$ pour une
carte micro SD de 4Go. L’unité coûte 70$, ce qui donne un total de 56 000$ pour 800 unités.
|0.0000996+0.0038675−0.04m3 |
0.04
= 0,9
|0.0000996+0.0038675−0.04m3 |
0.04
= 0,9
Il obtient automatiquement la note de 1 pour la quantité de mémoire.
log 10Mf hz , f ∈ [10, 100]
Il obtient automatiquement la note de 1 pour la puissance de calcul.
6.6.4
Interface de communication : ODROID-U3
L’interface de communication est intégré dans l’unité centrale de contrôle ODROID-U3. Le
coût est ainsi associé à ce dernier. 6.6.3
La fiabilité pour le dispositif local de commande est noté à 0.7 4.2.8
6.6.5
Logiciel embarqué : Langage C dans un environnement
Linux embarqué
Pour que le dispositif local puisse faire usage intelligent de son matériel de prise de mesure
et communiquer avec la centrale, celui-ci a besoin de pilote et d’un système d’opération.
Alors, pour le concpet 1, On utilise le Langage C dans un environnement Linux embarqué
qui, à l’aide d’algorithme précis, permet d’obtenir tout ce qui est désiré. Il est estimé que la
55
création de logiciels nécessaire coûterait environ 6000$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un
programmeur x 150 heures de programmation). De plus ce système permet de de
programmer l’ajout de commentaires et de prend en compte l’usure préventives. Ce qui lui
accorde une note de 1 pour l’interventions des techniciens.4.3.3
6.6.6
Type de connexion : 3G
Les démarches ont été faites chez Rogers pour avoir les caractéristiques du réseau 3G. Le
réseau de Rogers est plus efficace et répendu en milieu urbains que celui de chez Bell.
Celui-ci peut servir le territoire de la métropole de Québec sans problème. Il transfert à une
vitesse entre 600 kbit/s et 1.4 Mbit/s. Il contient des protocoles de sécurité mais ceux-ci ne
sont pas invulnérables (clé 128 bit). C’est pourquoi nous accordons une note de 0,4 pour la
sécurité. La fréquence de transfert d’information respecte facilement les 0.2 Hz demandés
par le client. C’est pourquoi nous accordons une note de 1 pour la vitesse de transfert
d’information.
(5−5)2
25
=1
Les coûts d’utilisation avec BELL pour une bande de 60G sont estimés à 6000$ par année.
6.6.7
Type de serveur : Location
Le troisième concept utilise la location d’un serveur auprès d’une compagnie spécialisée. Ce
type de système est fiable et sécuritaire, c’est pourquoi nous lui donnons la note de 1 pour
la sécurité. La capacité de stockage et la bande passante est à la demande du client mais le
prix est s’ajuste en conséquence. C’est pourquoi nous accordons une note de 1 pour la
capacité de stockage. Dans notre situation le prix est évalué à 120$ par mois, un total de
7200$ sur 60 mois (5 ans). On estime que la bande passante du serveur de location
supportera 200 utilisateurs simultanés.
Ainsi, nous lui accordons une note de 0,7.
f rac[200 − 200]800 = 0 Une note de 0 est accordée pour la bande passante.
6.6.8
Logiciel d’archivage de données : Oracle Database
On intègre le SGBDR commercial Oracle Database à ce troisième concept. Oracle Database
est la base de données de choix de plusieurs grandes institutions financières au point de vue
sécurité. Les bases de données source ouvert possède eux aussi certaines fonctions de
sécurité, mais elles ne sont pas autant approfondies et diverses. Selon le site officiel d’oracle,
les coûts associés à l’obtention d’une licence d’utilisation commerciale sont, selon les
besoins, de 28 000$.
Puisque ce service offre le cryptage de données transparent, on lui accorde la cote de 0,6.
56
6.6.9
On accorde à cette solution la cote de 0,4. Il est estimé que la création de l’application
coûterait environ 3200$ (Calcul de 40$ de l’heure pour un programmeur x 80 heures de
programmation).
6.6.10
Matériel des techniciens : Samsung Galaxy Note III
Pour assister à leur travail, les techniciens ont chacun accès à un Samsung Galaxy Note III,
fourni. Cette solution est idéale puisque l’appareil est assez petit pour rentrer
confortablement dans une poche mais il possède tout de même la puissance d’appareils plus
gros et une aisance de manipulation avec son Écran de 5,7 pouces. Les coûts associés son le
plan de service offert par Rogers, avec une entente de 2 ans, de 60$/mois/appareil ainsi que
le prix du téléphone, 280$. Donc un coût total de 19 400$.
6.6.11
Géolocalisation : U-TDOA
La localisation des techniciens, pour ce concept, ce fait à l’aide de l’antenne cellulaire du
Samsung Galaxy Note III et des tours avec lesquelles il communique. C’est le système
U-TDOA. Il possède une précision d’environ 50m dans les milieux urbains et il a la
particularité de ne pas Être affecté par les conditions météorologiques. Les coûts sont ceux
du téléphone et du plan de service associé. À l’aide du calcul suivant :
[50−50]
50
=0
On arrive a une cote de 0.
6.6.12
Service de paiement : Moneris solutions
Pour le service de paiement, on fait affaire avec Moneris solutions. Cette compagnie offre un
service qui vient s’intégrer avec un site web bâtit sur mesure. Il permet d’acquitter des frais
à l’aide de cartes de crédits et il respecte les normes de sécurité de l’IPC. Les coûts associés
sont de 11,95$ par mois pour 3 ans, sous contrat. De plus, il y a des frais de traitement de
2% sur chaque transaction. Un total d’environ 860$ (Les frais de traitements seront intégrés
et déduis la marge de profit)
On lui accorde ainsi une cote de 0,6.
57
6.7
Tableau synthèse des résultats
Table 6.5 – Tableau synthèse des résultats
Critère d’évaluation
4.2.3 Fréquence de traitement des mesures [Hz]
4.2.4 Résolution pour les signaux de I/O [Volts]
4.2.5 Puissance de calcul [MHz]
4.2.6 Quantité de mémoire [Mo]
4.2.7 Ergonomie [m3 ]
4.2.8 Fiabilité
Centre de Gestion
4.3.1 Fréquence de transferts d’informations [Hz]
4.3.2 Disponibilité du service de communication
avec la centrale [personnes]
4.3.4 Géolocalisation [m]
?? Stockage et conservation des données [To]
4.3.6 Capacité de la bande du serveur [Mbit/s]
4.3.7 Accès multiplate-formes
Sécurité
Concept 1
Concept 2
Concept 3
16
12
1
0,000097
700
512
0.00034
Excellent
12
16
1
0,00009
72
0.256
0.00390
Bon
16
12
1
0,000097
1700
2000
0.00400
Bon
0.2
906
0.2
272
0.2
200
1
5
4
200
Web
1
20
4
60
Web
1
50
2
44
Web
4.4.1 Cryptage du transfert de données
Chiffrement
Chiffrement
4.4.3 Méthodes de paiement sécurisés
Coûts par unité [$]
Excellent
PayPal
141 396
Excellent
ProPay
162 867.6
Chiffrement
transparent
Excellent
Moneris
149 124
Chapitre 7
Concept retenu
58
59
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
7.1
Matrice de décision
Table 7.1 – Tableau décisionnel
Critère d’évaluation
4.2.3 Fréquence de traitement des mesures
4.2.4 Résolution pour les signaux de I/O
4.2.5 Puissance de calcul
4.2.6 Quantité de mémoire
4.2.7 Ergonomie
4.2.8 Fiabilité
Centre de Gestion
4.3.1 Fréquence de transferts d’information
4.3.2 Disponibilité du service de communication avec
la centrale
4.3.4 Géolocalisation
4.3.5 Stockage et conservation et des données
4.3.6 Capacité de la bande
du serveur
4.3.7 Accès multiplateformes
Sécurité
4.4.1 Cryptage du transfert
de données
4.4.3 Méthodes de paiement
sécurisés
Coûts par unité
Total
Pond.
37%
Concept 1
Concept 2
Concept 3
6%
6%
6%
2
0
6
0
2
6
2
0
6
5%
4.98
4.18
4.92
2%
2%
4%
6%
37%
2%
2
2
3.96
4.2
2
1.2
3.6
4.2
2
2
3.6
4.2
2
2
2
7%
7
7
7
10%
10
10
10
5%
5%
4.5
3
3
3
0
0.5
5%
4.42
0,09
0
3%
3
3
3
10%
3%
1.2
1.2
2.1
1%
1
1
1
6%
6
2.4
3.6
16%
100%
16
83.26
16
71.87
16
69.92
7.1.1
60
Matrice de décision
La matrice de décision est un instrument de travail qui permet d’identifier quel concept
parmi ceux proposés remplie le mieux les critères identifiés dans le cahier des charges. 4.1.
7.1.2
Interprétation des résultats
Les résultats sont attribué selon la note reçu sur 1 dans le cahier des charges ainsi que la
pondération accordé 4.1. La solution répondant le mieux aux besoins du client est celle don
la note est la plus forte (concept 1) 6.4. Nous pouvons voir qu’en plusieurs point les trois
concepts ont la même note, ce qui démarque le concept 1 est surtout la géolocalisation, la
capacité de la bande passante du serveur et les méthodes de paiement sécurisées.
7.1.3
Présentation du concept retenu
Le concept retenu regroupe les élément suivant : 6.4.1 l’acquisition de données Texas
Instrument AMC7812, 6.4.2 le périphériques d’entrés et sortie 4D SYSTEMES Beagle Bone
Black 4.3 pouces LCD, 6.4.3 l’unité central de contrôle , 6.4.4 l’interface de communication
WIZ810MJ 6.4.5 le logiciel embarqué language C dans un environnement linux, 6.4.6 la
connection internet à domiciele, 6.4.7 un server IBM, 6.4.8 un logiciel d’archivage de donnée
PostgreSQL, 6.4.9 un interface à distande Application web, 6.4.10 un ipad mini pour les
techniciens, 6.4.11 un système de géolocalisation A-GPS et 6.4.12 un service de paiement
Paypal.
61
Figure 7.1 – Concept retenu
7.2
Conclusion
En conclusion, la firme de génie conseil GeniusTek a déterminé le meilleur concept pour
répondre aux problèmes de Éco-Piscines avec le projet Qualit’Eau. Avec l’étude
préliminaire, le concept retenu de façon objective, est le concept regroupant l’ensemble des
composantes les plus fiables. Avec l’expertise de la firme génie conseil GeniusTek, le critère
du projet on été optimiser pour d’offrir la meilleur conceptualisation possible.
Bibliographie
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Équipe 09 - Université Laval

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