Qualit Eau : Système de gestion automatisée de la qualité de l eau des piscines privées

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1 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 11 Consilium matricule nom signature Camille Proulx David Cormier Philippe Dupuis Alexandre Rivest Simon Belley Mathieu Lévesque Université Laval 18 avril 2014

2 Historique des versions version date description 3 février 2014 création du document février 2014 Ajout des chapitres Introduction et Description. Modification de la page de présentation, de la table des matières, de la liste des sigles et des acronymes au document L A TEX février 2014 Ajout des chapitres sur l identification des besoins et des objectifs. Ajout du cahier des charges. Mise à jour de la table des matières, de la liste des sigles et des acronymes au document L A TEX mars 2014 Ajout des chapitres sur la conceptualisation et analyse de faisabilité du système. Mise à jour de la table des matières, de la liste des sigles et des acronymes au document L A TEX finale 18 avril 2014 Ajout des chapitres sur l étude préliminaire et le concept retenu. Mise à jour de la table des matières, de la liste des sigles et des acronymes au document L A TEX

3 Table des matières Table des figures Liste des tableaux v vi 1 Introduction 1 2 Description 2 3 Besoins et contraintes Système local automatisé Centre de gestion à distance Support aux techniciens Utilisateur Hiérarchisation des objectifs Cahier des Charges Tableau des critères Efficacité du dispositif local Fréquence d échantillonnage Résolution des signaux Nombre de signaux Coût de projet Coûts initiaux Coûts d opération Convivialité du système Poids Volume Sécurité du système de paiement bancaire Compatibillité avec les diverses plateformes Performance de la gestion Localisation des techniciens Délais de transfert d information Nombre d usagers pouvant accéder au site simultanément i

4 TABLE DES MATIÈRES ii Capacité d archivage Temps de fabrication Delais de l échéancier Maison de la qualité Conceptualisation et analyse de faisabilité Diagramme fonctionnel Élaboration des concepts de solution Dispositif local Arduino-Mega ADK Raspberry Pie-model B + Convertisseurs Texas Instrument C Accéder aux données locales Écran de commande Interface de l accès local Accéder aux données à distance Pour les techniciens Pour les utilisateurs Localiser les techniciens Vehicule Location Device, par Location Based Technologies Personnel Tracking Device, par Location Based Technologies GPS intégré à l appareil mobile Transmettre les données Données cellulaires Wifi par biais du réseau internet de l utilisateur Accès par ligne commutée Sécuriser OpenSSL CyaSSL PolarSSL Gérer les données à distance Cassandra MongoDB Berkeley DB Stocker les données Serveur dédié Cloud Serveur tour Étude préliminaire Plan de développement Élaboration et évaluation des concepts de solution Concept

5 TABLE DES MATIÈRES iii Gérer les données locales : Texas Instruments C Accès local : écran LCD tactil avec prise USB Programme à 5000 dollars Accès a distance : ipad mini Accès à distance pour les utilisateur : Site internet adaptatif Localiser les techniciens : GPS intégré à l appareil mobile Transfert de données : Wifi Sécurité : CyaSSL Gérer les données à distance : Cassandra Stocker les données : Cloud Concept Gérer les données locales : Arduino-Mega ADK Accès local : écran LCD avec microcontroleur séparé Programme à 9000 dollars Accès a distance : iphone 4S Accès à distance pour les utilisateur : Site internet adaptatif Localiser les techniciens : GPS intégré à l appareil mobile Transfert de données : Wifi Sécurité : OpenSSL Gérer les données à distance : Berkley Stocker les données : Serveur tour Concept Gérer les données locales : Arduino-Mega ADK Accès local : Moniteur 10,1 pouces Programme à 7000 dollars Accès a distance : Android Nexus Accès à distance pour les utilisateur : Site internet + application mobile Localiser les techniciens : Personel Tracking Device Transfert de données : wifi Sécurité : CyaSSL Gérer les données à distance : Berkeley DB Stocker les données : Serveur tour Concept Gérer les données locales : Texas Instruments C Accès local : écran LCD tactil avec prise USB Programme à 9000 dollars Accès a distance : iphone 4S Accès à distance pour les utilisateur : Site internet adaptatif Localiser les techniciens : Vehicule Location Device Transfert de données : Wifi Sécurité : PolarSSL Gérer les données à distance : Mongo DB

6 TABLE DES MATIÈRES iv Stocker les données : Serveur dédié Synthèse des résultats Concept retenu Matrice de décision Analyse de la matrice décisionnelle et prise de décision Description du concept choisi Conclusion Annexes Annexe A : Exemple de Calcul Annexe B : Schéma

7 Table des figures 3.1 Hiérarchisation des objectifs Maison de la qualité Diagramme fonctionnel Schéma du Concept v

8 Liste des tableaux 4.1 Tableau des critères Analyse de faisabilité de la conversion et gestion des données locales Analyse de faisabilité du boitier de commande Analyse de faisabilité de l interface de l accès local Analyse de faisabilité de l accès aux données à distance pour les techniciens Analyse de faisabilité de l accès aux données à distance pour les utilisateurs Analyse de faisabilité de la localisation des techniciens Analyse de faisabilité du transfert des données Analyse de faisabilité de la sécurité Analyse de faisabilité de la gestion des données à distance Analyse de faisabilité du stockage des données Plan de développement Synthèse des résultats Matrice décisionnelle vi

9 Chapitre 1 Introduction À Québec, le marché de la piscine est très compétitif, comptant plus d une dizaine de compagnies sur le territoire de la capitale nationale. Pour ces entreprises, il est donc primordial de trouver un moyen de se démarquer de ses concurrents. Par exemple, Éco-Piscines, localisé à Lévis, a décidé d innover en offrant un service d entretien complet et continu entièrement géré par la compagnie. Ce projet, nommé Qualit Eau, a été confié à la firme de génie-conseil Consilium. Le mandat à réaliser est de concevoir un système pour maximiser le plaisir des clients en offrant une eau de qualité tout en éliminant les soucis liés à la maintenance des installations et en respectant les principes écologiques de développement durable. Pour garantir un travail efficace, une méthode appropriée a été suivie. D abord, la situation est décrite en détail pour cerner les besoins et objectifs exacts du client. Ceux-ci sont ensuite hiérarchisés en fonction des priorités et valeurs de l entreprise. La liste ainsi dressée, il a été possible de monter un cahier des charges concis présentant les diverses contraintes du projet. En se basant sur ce document, plusieurs solutions ont été proposées puis évaluées en fonction de leur faisabilité et du respect des contraintes. Pour permettre une prise de décision éclairée, une étude préliminaire a été faite sur chacune des solutions élaborées. Finalement, le meilleur concept a été retenu et présenté au client. 1

10 Chapitre 2 Description L équipe de génie Concilium a eu, comme mandat, par l entreprise Éco-Piscines, de développer un système de gestion des eaux de piscines résidentielles. Notre système doit comprendre trois aspects distincts, soit le dispositif local de commande automatisé, un centre de gestion à distance et un service de support par des techniciens. En premier lieu, un dispositif local de commande automatisé doit être installé sur chaque piscine. En effet, son rôle est de gérer différentes variables tels la température, le taux de chlore, le niveau de l eau et le ph. Chacune de ces variables peut être fixée par l utilisateur via un tableau de commande. De plus, ces paramètres sont aussi contrôlables à distance grâce au centre de gestion. Ce centre de gestion archive toutes les informations personnelles et les données de chaque client pour une période de 5 ans et ce afin de mieux planifier les interventions des techniciens sur le terrain. Ces informations sont accessibles et paramétrables sur place par le client ou par les techniciens à distance. Ces techniciens sont sur le terrain afin de combler les demandes des clients, peu importe leur localisation. En effet, un système est requis afin de gérer les déplacements des techniciens selon les demandes de la clientèle. Afin de réaliser ce projet, notre système respecte un budget maximal de 750 dollars par dispositif sur 5 ans, tout en respectant les valeurs de l entreprise. 2

11 Chapitre 3 Besoins et contraintes 3.1 Système local automatisé 1. Minimum de 12 signaux analogiques en entrée et en sortie, variant entre 1 et 5 V, d une résolution minimale de V, et de fréquence d échantillonnage minimale de 1Hz. 2. Afficher le ph, le taux de chlore, la température et le niveau de l eau sur le dispositif local. 3. L utilisateur doit avoir accès au dispositif local pour modifier les paramètres. 4. Entreposage possible du boitier du dispositif local en dehors de la période d utilisation. 5. Le volume extérieur maximal du boîtier est de 0.04 m Transfert des variables mesurées, variables de commande et consignes vers le centre de gestion à distance avec une fréquence minimale de 0.2 Hz. 3.2 Centre de gestion à distance 1. Réception des variables mesurées, variables de commande et consignes venant des dispositifs locaux. 2. Archivage des variables mesurées, variables de commande et consignes par le centre de gestion pendant minimum 5 ans. 3. Archivage des données des dossiers des clients. 4. Accès au centre de gestion par ordinateur ou plateforme mobile par le client. 5. Calcul et compilation automatique des statistiques de toutes les données recueillies. 6. Transmission des directives automatiquement et à distance aux techniciens. 7. Modifier les directives des techniciens selon les besoins de la clientèle et de sa position actuelle. 8. Localiser les techniciens en tout temps avec une précision de 50 m. 9. Le site internet où est effectué le paiement doit être sécurisé. 3

12 CHAPITRE 3. BESOINS ET CONTRAINTES Le système doit être sécurisé afin de protéger l accès aux dispositifs locaux et à leurs données. 11. Site internet capable de soutenir 200 utilisateurs simultanément. 3.3 Support aux techniciens 1. Limiter le déplacement des techniciens. 2. Planification des déplacements des techniciens. 3. Accès à distance au dispositif local par les techniciens pour mise à jour ou paramétrage. 4. Compiler automatiquement le temps passé chez un client et les déplacements du technicien. 5. Accès au centre de gestion par plateforme mobile pour les techniciens. 6. Réception des directives du centre de gestion. 3.4 Utilisateur 1. L utilisateur doit pouvoir accéder au dispositif local. 2. L utilisateur doit pouvoir visualiser ses données en temps réel, ses données archivées et son dossier via le site web. 3. Lutilisateur doit pouvoir modifier les paramètres de sa piscine. 4. Saisie des périodes prolongées d absence. 5. L utilisateur doit pourvoir payer en ligne par carte de crédit. 6. Site web accessible par l utilisateur via une plateforme mobile. 7. L utilisateur doit pourvoir consulter son dossier sur l état de son compte et l historique des interventions passées et futures. 3.5 Hiérarchisation des objectifs À partir des besoins, il est possible de définir des objectifs afin de s orienter dans le projet à réaliser et d en faire une hiérarchisation. Selon ce qui est énoncé par que client, ces objectifs peuvent se séparer en quatre grandes classes qui ont été choisies en fonction de leur importance dans le projet. La réussite de ces quatre objectifs est fondamentale pour l aboutissement du projet. Ensuite, il possible de trouver les objectifs secondaires qui mènerons vers l accomplissement des objectifs principaux.

13 CHAPITRE 3. BESOINS ET CONTRAINTES 5 Figure 3.1 Hiérarchisation des objectifs

14 Chapitre 4 Cahier des Charges 4.1 Tableau des critères 6

15 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 7 Critères d évaluation Pond Barème Min Max 4.2 Maximiser l efficacité du 30 % système local f Fréquence d échantillonnage 10 % 59 : f ]1,60] Résolution des signaux 10 % R 14 : R [0.001,0.015] N Nombre de signaux 10 % 12 : N [12,24] Minimiser les coûts 30 % 330 C Coûts initiaux 20 % 330 : C 330 Aucun C Coûts d opération 10 % 270 : C 270 Aucun Maximiser la convivialité 15 % du systeme 20 P Poids 2.5 % 20 : P ]0, 20] 0 20 V Volume 2.5 % V : V ]0, 0.04] Sécurité du système de paiement 7 % bancaire Compatibilité avec les diverses 3 % plateformes 4.5 Performance de gestion 20 % Optimiser la précision de localisation 3 % des techniciens V Délais de transfert d information 7 % 1mB : V ]0, 1] 0 1 au systeme 200 C Nombre d usagers qui peuvent 5 % 200 : C ]0,200] accéder au site C Capacité d archivage 5 % 2000 : C [2000,4000] Temps de fabrication 5 % Délais de l échéancier 5 % Table 4.1 Tableau des critères

16 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 8 Lors de l évaluation des critères qualitatifs, une cote de 0 à 1 est utilisée, où 0 est la note la plus faible et 1, la meilleure. Lors de l évaluation des critères quantitatifs, une cote de 0 à 1 est utilisée, 0 signifiant que le critère atteint le minimale requis, et 1 qu il ne pourrait être meilleur. Encore une fois, 0 est la note la plus faible et 1, la meilleure. 4.2 Efficacité du dispositif local Ainsi, pour évaluer l objectif de maximiser l efficacité du dispositif local on utilise des critères qui ont une pondération de 30%. En effet, un des objectifs les plus importants est d assurer que le dispositif local est en mesure d effectuer sa tâche de la façon la plus optimale et performante possible. Pour que notre système soit le plus efficace possible, il doit donner les directives les plus appropriées à la situation. Pour cela, il doit être capable de mesurer la situation actuelle de façon précise, de calculer la correction appropriée, et de la transmettre aux systèmes extérieurs sans perte d information. On compte donc 3 facteurs influençant la précision de l appareil, chacun valant pour 10% du critère : la fréquence d échantillonnage, la résolution et le nombre de signaux mesurés. Au total, ce critère vaut pour 30% de la cote Fréquence d échantillonnage La fréquence à laquelle le système prend une mesure est à la base de sa précision. Plus la fréquence d échantillonnage est élevée, plus les corrections sont petites, et plus le système est précis. Ce critère vaut pour 10%. f : f [1,60] (4.1) Résolution des signaux où f est la fréquence en Hertz (Hz) La résolution est la différence de voltage maximale qu il peut exister entre deux signaux différents. Une haute résolution est essentielle à un système précis. Ce critère vaut pour 10% R 14 : R [0.001,0.015] (4.2) où R est la résolution des signaux d entrée et de sortie en Volts (V) Nombre de signaux Le nombre de signaux équivaut au nombre de variables que le système évalue et contrôle. Plus le nombre de signaux est grand, plus la qualité de la piscine est contrôlée sur une vaste gamme de critères. Ce critère vaut pour 10%.

17 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 9 n : n ]12,24] (4.3) où n est le nombre de signaux 4.3 Coût de projet L objectif de vouloir minimiser les coûts est très important dans ce projet. En effet, il faut poser des critères qui favorisent le client à offrir une gamme de prix la plus compétitive possible par rapport au marché et ainsi de maximiser ses profits sur la vente du système aux utilisateurs. Par conséquent, on attribue une pondération de 30% à ce critère Coûts initiaux Les coûts initiaux sont les coûts qui sont attribués à l achat du matériel de base comme le système implanté chez les utilisateurs et l achat du centre de gestion. Pour évaluer ce coût, il est possible d estimer un coût total de l implantation de ce système. Pour ce faire, une estimation rapide est faite et permet de mettre en place un barème qui pourra servir d indicateur de réussite ultérieurement. À partir de l estimation, le coût maximal de l implantation ne devrait pas dépasser un cout de $. Ainsi, pour que le critère soit réussi, le rapport devra tendre vers 1. Celui-ci vaut pour 15% des objectifs. 330 C 330 : C ]0,330] (4.4) Coûts d opération où C représente les dépenses de base réelles en k$ Les coûts d opération sont les coûts qui sont reliés aux dépenses de maintenance et au travail de terrain fait par les techniciens. Pour évaluer ce coût, il est possible d évaluer un budget initial d opération. À partir de cette estimation, il est possible de créer un barème pour évaluer si l objectif a été atteint. Après évaluation, on sait que les coûts d opération ne devraient pas dépasser $ sur cinq ans. Ainsi, pour que le critère soit réussi, le rapport devra tendre vers 1. Celui-ci vaut pour 15% des objectifs. 270 C 270 : C ]0,270] (4.5) où C représente les frais d opération réels en k$ sur 5 ans

18 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES Convivialité du système Sur le plan de l utilisation, il est important de s assurer que le système est facile d utilisation. Dans cette optique, on attribue une pondération de 15% au critère afin d assurer la convivialité du système. Un aspect de la convivialité est le critère de compatibilité parce que si le système est trop complexe ou incompatible avec plusieurs plateformes, cela aura pour conséquence d effrayer de potentiels utilisateurs qui ne sont pas familiers avec la technologie. De plus, il est important que les dimensions du boitier soient raisonnables afin qu il ne fasse pas peur au client. Une pondération de 2,5% est donc allouée au poids et 2,5% au volume du boitier extérieur du dispositif local. Un autre objectif de la convivialité est d assurer la sécurité des transactions bancaires et du site Internet qui contient les informations personnelles des utilisateurs. On attribue une pondération de 7% à cet objectif. Finalement, pour assurer la convivialité, il faut que le système de gestion soit multiplateforme, ainsi on attribue une pondération de 3% à ce dernier objectif Poids Pour respecter la contrainte de remisage du dispositif de commande local, il faut que le dispositif ait un poids transportable par une personne moyenne. On considère qu un adulte peut normalement soulever 20 kilogrammes. Ce critère correspond à 2.5% de la pondération totale. 20 P 20 : P ]0, 20] (4.6) Volume où P est le poids en kg Pour assurer que le système est convivial, il faut essayer de limiter le volume du dispositif locale en plus de respecter la contrainte de volume de 0.04 m 3. Ainsi, le barème d évaluation est le suivant. On y attribue une pondération de 2.5% V : V ]0; 0.04] (4.7) où V est le volume en mètres cube Sécurité du système de paiement bancaire Depuis plusieurs années, avec l augmentation des transactions par Internet, on a constaté une augmentation du nombre de logiciels malveillants et de pirates informatiques. Il est donc important d offrir un système de paiement ainsi qu un site de comptes d utilisateurs en ligne hautement sécurisés. Par conséquent, le barème d évaluation est basé sur la capacité

19 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 11 du système à résister aux attaques et à l infiltration. Voici le barème d évaluation qui a une pondération de 7% de la sécurité du système : 0 Sécurité Exécrable, Système très facilement piratable et qui comporte plusieurs failles 0.25 Sécurité Médiocre, Système facilement piratable et qui comporte peu de failles 0.50 Sécurité Normale, Système qui a un niveau de sécurité standard 0.75 Sécurité Excellente, Système difficile à pirater 1 Sécurité Parfaite, Système qui est impossible à pirater avec les moyens techniques actuels Compatibillité avec les diverses plateformes Pour maximiser la convivialité du système, il faut que le centre de gestion, le site internet et l application, si il y a lieu, soient accessibles par le plus de plateformes possible pour que le client puisse accéder à ses informations peu importe l appareil qu il utilise. Ce critère vaut pour 3% : 0 Le système sera utilisable par 1 seul système d exploitation 0.25 Le système est compatible avec 2 systèmes d exploitation 0.50 Le système est compatible avec 3 systèmes d exploitation, dont un minimum de 1 sur plateforme mobile 0.75 Le système est compatible avec 4 systèmes d exploitation, dont un minimum de 2 sur plateforme mobile 1 Le système est compatible avec plus de 4 systèmes d exploitation, dont un minimum de 2 sur plateforme mobile 4.5 Performance de la gestion Finalement, le dernier critère principal concerne les performances de gestion. Celui-ci se voit attribuer une pondération de 20%. Selon la conception du produit que le client veut adopter, il faut s assurer que la gestion est faite de manière efficace. C est pourquoi on attribue une pondération de 3% à la localisation des techniciens, une pondération de 7% à l objectif de minimiser les délais de transfert de l information, 5% au nombre d utilisateurs pouvant accéder au site web et finalement une pondération de 5% à la capacité de stockage Localisation des techniciens Afin que le système puisse attribuer les tâches de façon optimale, il doit être en mesure de localiser les techniciens précisément en tout temps, et ainsi choisir l employé le mieux placé géographiquement. À la demande du client, la position doit être déterminée dans un rayon minimum de 50 mètres. Ce critère vaut pour 3%.

20 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 12 0 Rayon de 50 mètres et plus 0.20 Rayon entre 30 et 50 mètres 0.40 Rayon entre 20 et 30 mètres 0.60 Rayon entre 10 et 20 mètres 0.80 Rayon entre 5 et 10 mètres 1 Rayon de moins de 5 mètres Délais de transfert d information Afin de maximiser les performances de gestion des informations, il est important que le système soit rapide. Ce dernier doit en effet être performant, autant du côté logistique que matériel. Lors du transfert de données, il est probable qu il y ait une perte. Un transfert plus lent signifie donc un plus haut risque de perte de données. Ces informations sont vitales afin de préserver le bon fonctionnement du système. De plus, il est nécessaire de minimiser les délais de transfert afin d optimiser le système. Une réception plus rapide signifie de meilleures performances. Ce critère a une pondération de 7%. V 1mb : V ]0, 1] (4.8) où V est la vitesse internet en mb/sec Nombre d usagers pouvant accéder au site simultanément Pour que le centre de gestion soit le plus efficace possible, le site internet où se trouvent toutes les données des utilisateurs se doit de pouvoir supporter plusieurs internautes à la fois. Pour juger si le système de gestion est optimal, le site web est évalué de façon à ce que celui-ci puisse accepter 200 utilisateurs ou plus simultanément. Voici donc le barème d évaluation qui vaut pour 5% : 0 Peut supporter entre 0 et 200 utilisateurs simultanément 0.25 Peut supporter entre 200 et 400 utilisateurs simultanément 0.50 Peut supporter entre 400 et 600 utilisateurs simultanément 0.75 Peut supporter entre 600 et 800 utilisateurs simultanément 1 Peut supporter plus de 800 utilisateurs simultanément Capacité d archivage La capacité d archivage est la quantité totale d information pouvant être enregistrée au centre de gestion. Pour évaluer cette capacité, il est possible d estimer une capacité totale qui devra être enregistrée. Vu qu il y faut conserver les données de 800 utilisateurs sur une période de 5 ans ou plus, il est possible d évaluer que l archivage doit contenir au minimum 2000 gigaoctets de mémoire. Ainsi, pour que le critère soit réussi, le rapport doit être plus grand que 1. Celui-ci vaut pour 5% des objectifs.

21 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 13 C Temps de fabrication Delais de l échéancier : C [2000,4000] (4.9) où C est la capacité d archivage en gigaoctet Toute solution apportée au projet devra être obtenue avant un certain délais de temps. Selon les informations données par le client, le système entier doit être fabriqué avant le 31 janvier C est avec cette information qu on évalue les solutions. Ce critère vaut pour 5% de l évaluation et voici le barème d évaluation : 0 Entre le 1janvier 2015 et le 30 janvier ,25 Entre le 1 novembre 2014 et 31 décembre ,50 Entre le 1 septembre 2014 et 31 octobre ,75 Entre le 1 juillet 2014 et 31 Août ,00 Entre le 18 mars 2014 et 30 Juin Maison de la qualité

22 CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 14 Figure 4.1 Maison de la qualité

23 Chapitre 5 Conceptualisation et analyse de faisabilité Pour combler le plus fidèlement les besoins du clients, on arrive à la conclusion qu il faut 4 intrants et 3 extrants. Le carré «dispositif local» représente l ensemble des fonctions présentes dans le boîtier nécessaire à la prise de données et à la modification des paramètres de sortie du système. Ensuite, il y a la fonction «Accéder aux données locales» qui permet d accéder au dispositif local. Par la suite, il y a la fonction «Accéder aux données à distance» qui sert à donner accès aux données pour le client et les techniciens. Par la suite, on connecte cela à la fonction «Transmettre des données» qui permet de transférer des données vers le centre de gestion. La fonction «localiser les techniciens» permet au centre de gestion de savoir où sont les techniciencs. Par la suite, les données et la localisation des techniciens sont sécurisés pour ensuite que les données soient transférées vers le centre de gestion, où elles sont ensuite stockées. 5.1 Diagramme fonctionnel 15

24 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 16 Figure 5.1 Diagramme fonctionnel 5.2 Élaboration des concepts de solution Dispositif local Le problème du dispositif local regroupe 3 fonctions du graphique fonctionnel. En effet, le dispositif doit être capable de transformer des signaux analogiques en signaux numériques(a/n) pour la collecte d informations sur les entrées (intrants). Par la suite, le dispositif local doit prendre ces données et être en mesure de les traiter pour pouvoir contrôler les paramètres désirés. Le dernier point du dispositif local est la conversion numérique vers l analogique (N/A) De plus, pour contenir le dispositif, on utilise un boîtier en plastique pour permettre de protèger le dispositif local de l eau. Le boîtier sera choisi lorsque les plans de circuits seront completés pour ainsi minimiser son volume. Type Physiques Économiques Temporel Socio-Environnementaux Critères à considèrer Volume,Taille,Fréquence d échantillonage Coût Échéancier N/A

25 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ Arduino-Mega ADK Principes et caractéristiques : Il s agit d une carte produite par la compagnie Italienne Arduino. La compagnie offre une grande variété de cartes. Le modèle Mega ADK a été sélectionné. Cette carte possède un microcontrôleur ATmega640 de la compagnie Atmel. Ce microcontrôleur se programme dans un langage qui est unique à Arduino, mais qui est «open source». En fait, toute la gamme de produits d Arduino est «open source». La carte possède 54 entrées/sorties numériques, dont 15 peuvent être utilisées comme des sorties PWM. De plus, la carte possède 16 entrées analogiques et divers ports donc le USB. Les conversions A/N et N/A ont une résolution de 10 bits. La plaquette est alimentée entre 7-12 volts et les entrées/sorties se situent dans la plage de valeur de 0-5 volts. Il y a une mémoire «FLASH» de 256 KB. Le coût est de 58,00 euros. Décision : Retenu Justification : La plaquette répond à tous les critères que le client demande par rapport au niveau technique. En effet, la plaquette a plus de 12 entrées/sorties et les conversions A/N et N/A sont intégrées de base. DE plus, elle respecte la résolution car une résolution de 10 bits permet d être précise à volt. Le fait qu Arduino est populaire et «open source» rend le codage du microcontrôleur beaucoup plus facile que d autre modèle à cause de la très grande disponibillité de code gratuit sur Internet. Cela permettrait de réduire le temps de programmation de celui-ci. De plus, l «open source» procure davantage de flexibilité car on peut adapter la plaquette aux besoins de la façon la plus juste possible. Références : [1] Raspberry Pie-model B + Convertisseurs Principes et caractéristiques : Ce produit est un ordinateur de la grosseur d une carte de crédit. En effet, le raspberry pi model B est un ordinateur doté d un processeur ARM 700 Mhz, le type de processeur qui se retrouve dans un cellulaire, de 512 MB de mémoire SDRAM, d une fente pour insérer une carte mémoire de type SD/MMC/SDIO et deux ports USB. L ordinateur vient avec un système d opération de type Linux, plus précisément Arch-Linux. L ordinateur Raspberry Pie model B coûte 38,50 $ (CAN). Cependant cet ordinateur ne fait pas de conversion de signaux. Pour que cette pièce s adapte au module local il faut rajouter d autres éléments. Ainsi, il serait possible d ajouter une plaquette pour la conversion A/N. Celle-ci serait composée de AD7656A-1 par la compagnie Analog Device. Ce convertisseur possède une résolution de 16 bits et peut effectuer 250 prises de mesure par secondes. Sachant qu il y a 6 entrées, il faudrait utiliser deux fois la pièce qui a un coût de 14,68$ chacune. Pour la sortie, une plaquette avec des convertisseurs N/A sera utilisée. La pièce utilisée est un MCP4911, un convertisseur A/N de résolution 10 bits, très économe en terme d énergie et performe bien dans les milieux où il y a beaucoup de bruits. Le coût de la pièce est de 1,05$.

26 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 18 Décision : Rejeté Justification : Premièrement, la programmation sur un système d opération complexifie énormément les choses à cause qu il faut coder un programme dans l environnement Linux. Cela demande d avantage d heures de programmation par un professionnel. Deuxièmement, le fait que deux plaquettes pour les conversions A/N et N/A doivent être usinées, implique beaucoup d incertitude quant à leur coût et leur efficacité. En effet, il faut procéder aux designs de celle-ci, les faire fabriquer individuellement en premier pour pouvoir tester le modèle. Rien ne garantit le succès dès le premier design étant donné qu il y a un certain nombre d éléments à prendre en considération : temps de propagation des signaux et éléments parasites qui pourraient venir complexifier les choses. Finalement, la plage de tension des entrées du Raspberry Pie conseillé par le fabricant est entre 0 et 3.3 Volts ce qui ne répond pas aux contraintes posées par le client. Références : [2, 3, 4, 5] Texas Instrument C2000 Principes et caractéristiques : La dernière solution envisagée pour répondre au problème de dispositif local serait d utiliser un microcontrôleur TMS320F28069M par Texas Instruments. Il s agit d un microcontrôleur de 32 bits, de 90 MHz, d une architecture Havard, d une réponse rapide aux interruptions et qui peut supporter le C/C++/Assembleur. La mémoire fournit sur la plaquette de développement Piccolo est de 256 KB de «FLASH», 100 KB de mémoire vive et 2 KB de mémoire morte. Le microcontrôleur possède une faible consommation électrique de 3,3 Volts. La tension de sortie est de 5 Volts. La plaquette possède 16 sorties PWM avec une précision de 12 bits. Le microcontrôleur possède 54 entrées programmables qui peuvent convertir les signaux. Le coût du microcontrôleur plus la plaquette de développement est d environ 34.00$ (US). Décision : Retenu Justification : Le microcontrôleur a été retenu à cause qu il possède un nombre d entrées et de sorties supérieur aux contraintes posées par le client. De plus, l encodage est de 12 bits lors des conversions des signaux ce qui permet d atteindre les résolutions de signaux demandées par le client. De plus l espace mémoire fourni sur la plaquette est assez grand pour contenir les algorithmes nécessaires à ce genre d application. Le microcontrôleur vient déjà sur une plaquette où il suffit de connecter les entrées/sorties. Finalement, Texas Instrument peut vendre plusieurs algorithmes de gestion qui sont déjà optimisés. Références : [6]

27 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 19 Concept Aspects de l analyse Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision Mega ADK Oui Oui Oui N/A Retenu Raspberry Pie Model B + convertisseurs Oui Oui Oui N/A Retenu Texas Instruments C2000 Oui Oui Oui N/A Retenu Table 5.1 Analyse de faisabilité de la conversion et gestion des données locales Accéder aux données locales La fonction d accès local se divise en deux sous-problèmes, soit l écran de commande et l interface de commande Écran de commande L écran de commande est un écran qui permet à l utilisateur d apercevoir les caractéristiques de sa piscine (température, ph, niveau de l eau, etc), et aussi de les modifier en tout temps. Comme convenu dans le cahier des charges, l accès local ne doit pas peser plus de 20 kg et avoir un volume inférieur à 0,04 m 3.Il devra aussi être déplaçable en dehors de la période d utilisation. Nos trois solutions sont donc un écran tactile LCD, un écran LDE et un écran d ordinateur. Chaque solution doit aussi répondre aux critères suivants : Physique Économiques Temporels Socio-Environnementaux Résistant à l eau, moins de 20 kg, volume inférieur à 0,04 m 3 Abordable Disponible à temps, déplaçable Sécuritaire Écran LCD avec microcontrôleur séparé Principes et caractéristiques : Un écran LCD est un écran tactile avec lequel l utilisateur peut interagir afin de communiquer avec le système. Un écran LCD est un écran avec quatre fils de sortie qui sont connectés à un microcontrôleur qui gère les interactions avec l écran. L écran est résistif et a une grandeur de 5,7 pouces. Un écran résistif signifie qui est résistant à l eau. Un écran LCD se vend 45USD l unité, mais coûte environ 29USD lorsque acheté en paquet de 800. Le microcontrôleur qui l accompagne est standard et permet de gérer les écrans avec quatre fils de sortie. De plus, il possède une connexion USB afin d être connectable à une source d alimentation ou un autre système. Pour 800 microcontrôleurs, le prix unitaire revient environ à 63USD. Le total coûterait 91USD par unité. Le poids total

28 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 20 est d environ 2 kg. Décision : Retenu, mais Justification : Cet écran satisfait presque tous les critères. Il est résistant à l eau et sa grandeur d écran n est pas trop grande. Son poids ne doit pas être très élevé vu ses dimensions, même si cela n est pas indiqué. De plus, l écran est facilement déplaçable hors de la période d utilisation grâce à sa petite taille et sa facilité de connexion. Sa consommation électrique n est cependant pas indiqué. De plus, son prix n est pas trop élevé. Par-contre, le microcontrôleur doit être dans une boîte pour assurer la sécurité de l utilisateur, car celui-ci ne résiste pas à l eau. La boîte sera la même que celle indiquée dans la section du dispositif local. Référence : [7] Moniteur 10.1 pouces Principes et caractéristiques : Un moniteur est habituellement un petit écran qui sert la plupart du temps comme écran secondaire. Ce moniteur a un écran de 10.1 pouces, et une épaisseur de quelques centimètres. Il contient sa propre carte graphique et est compatible avec la plupart des systèmes d exploitation, comme Windows et Mac OS. Cet écran est connectable par branchement USB. Son coût est d environ 131 euros. Le poids total est d environ 3 kg. Décision : Retenu, mais Justification : Cet écran satisfait presque tous les critères. L écran n est pas trop gros et peut facilement être alimenté par la majorité des modules. Le coût n est pas trop élevé et entre dans le budget. De plus, sa facilité de branchement et sa grosseur lui permet d être rangé en dehors de la période d utilisation. Par-contre, cet écran n est pas résistant à l eau et devra être conservé à l intérieur d un boîtier. Le boîtier sera le même que celui discuté dans la subsection du dispositif local De plus, cet écran doit être accompagné d un clavier pour permettre à l utilisateur de pouvoir modifier les paramètres de la piscine. Le clavier qui l accompagne est un petit clavier d une valeur de 36 dollars et de dimension 218 x 15 x 103 mm afin qu il puisse s intégrer dans le volume e la boîte. Références : [9] Moniteur LCD tactil avec prise Mini-USB Principes et caractéristiques : Cet écran est un petit écran qui sert principalement d écran secondaire d ordinateur. L écran est de couleur noir et a une dimension de 10,1 pouces. L écran est un écran tactile résistif qui pèse 3,1 kg. Il peut uniquement être branché par port

29 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 21 USB. Il posède une consommation inférieure ou égale à 4,5 W et possède sa propre carte graphique. Enfin, cet écran coûte 159 euros. Décision : Retenu Justification : Cet écran satisfait les contraintes sur la grandeur de l écran ainsi que celle du prix accordé par dispositif local. De plus, cet écran respecte la contrainte de poids. Par conséquent, il peut être facilement déplacé hors de la période d utilisation. De plus, l écran est résistant à l eau et permet à l utilisateur de modifier les paramètres de sa piscine. Finalement, le microcontrôleur est compris dans l écran, il n a donc pas besoin d être dans un boîtier. Référence : [8] Concept Aspects de l analyse Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision Écran LCD Oui Oui Oui Oui Retenu, mais Moniteur 10.1 pouces Oui Oui Oui Oui Retenu, mais Moniteur LCD tactil avec prise Mini-USB Oui Oui Oui Oui Retenu Table 5.2 Analyse de faisabilité du boitier de commande Interface de l accès local L écran local doit avoir un programme d interface permettant de voir les paramètres actuels de la piscine, et permettant à l utilisateur de les modifier. De plus, le programme doit avoir un accès unique pour les techniciens. Type Physiques Économiques Temporels Socio-Environnementaux Critères à considèrer N/A Abordable Disponible à temps N/A Programme donné à contrat, d une valeur de 5000 dollars Principes et caractéristiques : Le programme d interface est développé par une firme de programmation, employée par contrat. Le logiciel comprend une interface, les affichages des différents éléments, la possibilité à l utilisateur de modifier les données et un accès des techniciens, en cas de problèmes. La totalité du montant est divisée pour chaque phase du développement dollars sont réservés à l analyse et la mise au point d un prototype. Le

30 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 22 reste est réservé aux phases de test et à la finalisation du logiciel. Avec ce budget, l interface du programme seraient plus ou moins conviviales et le logiciel serait disponible après 1 mois de travail. Décision : Retenu Justification : Cette solution convient aux besoins. Le logiciel est abordable. De plus, le logiciel contient un interface graphique, même s il serait être plus ou moins conviviale. Finalement, le programme sera disponible à temps. Références : [11] Programme donné à contrat, d une valeur de 7000 dollars Principes et caractéristiques : Un contrat est donné à une firme de programmation pour développer le logiciel de l interface de l accès local. Le logiciel comprend une interface, les affichages des différents éléments, la possibilité à l utilisateur de modifier les données et un accès pour les techniciens en cas de problème. La totalité du montant est divisée pour chaque phase du développement dollars seront réservés à la mise au point d un prototype. Le reste, soit 3000 dollars, sera réservé aux phases de test et à la finalisation du logiciel. Avec ce budget, l interface et la performence du sytème devraient être convivales et le logiciel serait disponible après environ 1 mois de travail. Décision : Retenu Justification : Cette solution convient tout à fait aux besoins. Elle ne coûte pas trop cher étant donné que le programme est installé sur 800 plateformes. De plus, l interface est convivale étant donné le montant investit. Il serait également disponible à temps. Références : [11] Programme donné à contrat, d une valeur de 9000 dollars Principes et caractéristiques : Un contrat est donné à une firme de programmation de programmer le logiciel pour l interface de l accès local. Le logiciel comprendra une interface, les affichages des différents éléments, la possibilité de l utilisateur de modifier les données et un accès pour les techniciens en cas de problèmes. La totalité du montant est divisée pour chaque phase du développement dollars sont réservés à la mise au point d un prototype. Le reste, soit 4000 dollars, sera réservé aux phases de test et à la finalisation du logiciel. Avec ce budget, l interface et la performance du logiciel seraient très bons. Le logiciel va être disponible après environ 2 mois de travail.

31 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 23 Décision : Retenu Justification : Cette solution satisfait totalement les exigences. L interface et la performance du programme sont parfaites. De plus, il serait disponible à temps. Références : [11] Concept Aspects de l analyse Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision 5000$ N/A Oui Oui N/A Retenu 7000$ N/A Oui Oui N/A Retenu 9000$ N/A Oui Oui N/A Retenu Table 5.3 Analyse de faisabilité de l interface de l accès local Accéder aux données à distance Pour les techniciens Les techniciens doivent pouvoir accéder aux données de chaque utilisateur qui seront gérées par le centre de gestion à distance. Ils doivent donc pouvoir utiliser en tout temps un appareil, fourni par la compagnie, qui leur permet de se connecter avec le centre de gestion. Chaque solution doit répondre aux critères suivants : Type Physiques Économiques Temporels Socio-Environnementaux Critères à considèrer N/A Abordable Disponible à temps N/A Android Nexus 5 Principes et caractéristiques : Le Nexus 5 est bien connu, c est un téléphone Android vendu par la plupart des compagnies de téléphone. Ce téléphone a un processeur quadruplecoeur de 2,26 GHz avec 2 Go de mémoire vive. De plus, il contient 16 Go de mémoire interne et une autonomie de 8,83 heures d utilisation. Il possède aussi un écran de 5 pouces et pèse 130g. Il peut aussi se connecter à internet et est compatible avec la majorité des sites internet. Le prix pour ce téléphone avec la compagnie Bell, sur une période de 5 ans, avec internet, est de 3000 dollars. Décision : Retenu

32 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 24 Justification : Ce téléphone convient totalement aux besoins du projet. Il est disponible présentement et ne coûte pas extrêmement cher. Il peut accéder aux données par internet aisément. De plus, il est d une dimension très portative, le technicien peut le transporter sur lui en tout temps. Il a aussi une durée de vie assez longue. Références : [12] iphone 4S Principes et caractéristiques : Le iphone 4s est un téléphone intelligent vendu par la compagnie Apple. Ce téléphone peut appeler, naviguer sur internet et permet aussi d accéder à plusieurs applications. Ce téléphone intelligent à un écran de 3,5 pouces avec une résolution de 326ppp. Il a aussi une mémoire de 8 Go. Il peut se connecter via un réseau sans fil Wi-Fi et via Bluetooth. Il possède un GPS assisté pour le localiser. L autonomie de la batterie est d environ 10 heures, selon l utilisation de l usager. Avec la compagnie Bell, ce téléphone est gratuit à l achat, mais le contrat coûte 50$ par mois. Décision : Retenu Justification : Ce téléphone convient tout à fait aux besoins. Il est assez puissant et permet aux techniciens de pouvoir consulter les données des clients à distance par le réseau sans fil Wi-Fi ou avec Bluetooth. De plus, son coût est raisonnable et il est disponible maintenant. Finalement, il n est pas trop gros. Références : [12] ipad Mini Principes et caractéristiques : L ipad mini est une petite tablette qui a les mêmes fonctionnalités qu un ordinateur. Il possède un écran de 7.9 pouces et une résolution de 163ppp. De plus, il a une mémoire de 16 Go à 32 Go et une batterie d autonomie de 10 heures. Il a une connectivité Wi-Fi, 3G et la technologie Bluetooth. Le ipad Mini pèse 312g. Avec Bell, la tablette coûte 329 à l achat + 40 dollars par mois. Décision : Retenu Justification : Cette tablette correspond aux besoins. Elle ne coûte pas trop chère sur le long terme, elle est assez puissante et peut se connecter via Wi-Fi et Bluetooth pour accèder aux données de l utilisateur. Elle est aussi disponible maintenant. De plus, elle est petite et assez légère. Références : [12]

33 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 25 Concept Aspects de l analyse Physiques Économiques Temporels Socio-envir. Décision Android Nexus 5 N/A Oui Oui N/A Retenu iphone 4S N/A Oui Oui N/A Retenu ipad Mini N/A Oui Oui N/A Retenu Table 5.4 Analyse de faisabilité de l accès aux données à distance pour les techniciens Pour les utilisateurs Évidemment, les utilisateurs eux-mêmes doivent aussi avoir accès aux données de leur propre piscine qui sont gérées par le centre de gestion à distance. Ils doivent donc pouvoir accéder en tout temps à celles-ci par le biais de leur ordinateur ou appareil mobile. Chaque solution doit répondre aux critères suivants : Type Physiques Économiques Temporels Socio-Environnementaux Critères à considèrer Apte à recevoir 200 utilisateurs simultanément et compatible avec diverses plateformes Abordable Disponible à temps Simple d utilisation et d installation Site internet + application mobile Principes et caractéristiques : Ce concept permet d offrir un service complet au client qu il se connecte à son compte via ordinateur ou appareil mobile. Une application mobile de type «base de données» pour iphone ou Android avec une interface agréable et facile d utilisation permet d avoir un accès à un compte privé par , contenant un profil où les données du compte sont synchronisables par internet et icloud. Les applications de ce type sont gérées par un logiciel moteur SGBD. Ceux-ci garantissent la qualité et la confidentialité des informations. De plus, l application a un lien direct avec le site web accessible sur ordinateur contenant exactement les mêmes propriétés et donnant accès aux mêmes informations. Le site web, desservit par un serveur pouvant permettre une quantité illimité d utilisateurs simultanément. Le coût moyen de la conception d une application de ce genre coûte approximativement $ et d un site web du même type coûte environ 7000$. Il est extrêmement facile de trouver des concepteurs d application et de serveurs respectant les critères sur internet. Le site web, ainsi que l application mobiles sont tous deux compatibles sur tous les navigateurs (Chrome, explorer, safari, firefox, ect.) ainsi que les plateformes mobiles (Windows phone, Apple ios et Android). Le prix du domaine est d environ 10$ et il est possible de trouver un hébergement gratuit.