DOMNTIQUE ET GESTION TECHNIQUE DES BATIMENTS

DOMNTIQUE ET GESTION TECHNIQUE DES BATIMENTS Conf.dr.ing. Popescu Marius-Constantin Université de Craiova, Faculté d Electromécanique, Craiova, Roumanie Résume. La domotique c'est l application de l'électronique el de l'informatique dans le bâtiment. Un bâtiment moderne sera évalue par ses occupants en fonction des services rendus. La domotique couvre des fonctions de surveillance/sécurité (présence humaine, degré de luminosité température, détection d'incendie,...) et de gestion (énergie, chaud ou froid, luminosité entrées/sorties, ventilation, ). La combinaison (l'intégration) de ces fonctions peut même améliore chacun de ses services. 1. INTRODUCTION Quelques conditions supplémentaires sont nécessaires pour que l on transforme ces applications de l électronique et de l'informatique en domotique. Ces conditions sont l intégration, la rationalisation et la convivialité. L'intégration permet gràce a un serveur unique ou à un câblage unique (Home-BUS) d'avoir accès à plusieurs services de façon conviviale et rationnelle La présence d'un intrus provoquant l allumage de l éclairage, le verrouillage des portes et fenêtres et le déclenchement d'une alarme. En période normale d'utilisation 1'ouverture d'une fenêtre provoque la diminution ou la fermeture du chauffage dans le local concerné. Un autre apport important de la domotique est la souplesse d'utilisation et la rapidité d adaption du réseau à une nouvelle configuration des bâtiments. L'extension de l installation doit également être possible. En dehors du confort, de la gestion technique et de la sécurité il faut également citer les services liés aux télécommunications et à l'audio-vidéo. Le "Home-Office" ou le télétravail a de beaux jours devant lui. De plus en plus de maisons seront équipés d'une centrale domestique qui permettra d'avoir toutes les facilités d'un bureau a domicile (ordinateur, fax, plusieurs lignes téléphone, ). En plus elle sera reliée par le Home-Bus à tous les services de la maison (vidéo-parlophonie, automatisation et commande par té1éphone, ). En audiovidéo nous nous trouvons également à la veille de grandes percées technologiques. Tous nos ordinateurs se transformeront en téléviseurs et vice-versa. Le "Home-Bus" véhiculera en dehors des informations nécessaires pour les commandes des appareils également le son et l'image. Certains messages seront affichés sur votre téléviseur. Les applications de la domotique touche le tertiaire, le logement collectif et même l industriel. L'on parle de domotique tertiaire ou immotique ainsi que de domotique collective pour les immeubles à appartement. En France, par exemple, plus de 40.000 logements collectifs (HLM) seront équipes d'un système domotique de base (portier vidéo, sécurité et gestion du chauffage). La technologie du Bus permet la construction d'un système de gestion technique de bâtiments totalement intègre. Des composants, munis de leur propre intelligence, peuvent être utilisés par différents systèmes subordonnés, pour former ainsi un système global à la fois flexible et économique. Cette technologie pourrait également être utilisée dans des projets industriels [5], [6]. 261

2. LES RESEAUX DOMOTIQUES Les réseaux domotiques qui servent de support aux systèmes domotiques sont les suivants [3]: 1. Réseau électrique PL ("Powerline"). Cette technique connaît un vif succès aux Etats- Unis, grâce aux nombreux produits actuellement sur le marché basés sur le standard X-10. Ce standard est actuellement vieilli, mais est remplacé par le PLBus suivant les spécifications CEBus. Le PL est utilisé notamment dans le système GIDE Geteco de TECO, mais avec une technique de modulation spécifique. 2. Paire torsadée TP ('Twisted Pair") [4]. Cette technique est de loin la plus appliquée en raison de sa simplicité et de son coût modique. Toutefois, il plusieurs variantes du TP, dont chacune possède des caractéristiques spécifiques. BATIBUS: appliqué par un certain nombre de constructeurs dont MERLIN GERIN, LANDIS & GYR et d'autres qui se sont regroupés au sein du CLUB BATBUS. Le support est une seule paire de fils non blindés (MERLIN GERIN commercialise un câble BATIBUS du type blindé, 2x0,75 mm 2 ). L alimentation: tension d'alimentation de 15 V DC, 150 ma max. pour l'alimentation des appareils connectés, tels que détecteurs qui consomment en moyenne 2 ma. La topologie: principalement bus, mais toutes les topologies sont possibles. La vitesse des données este 4800 bits/s. Le gestion de système: intelligence décentralisée, avec ou sans gestion centrale. EIBus: mis au point par SIEMENS (I-BUS) mais proposé actuellement par un grand nombre de constructeurs européens regroupés au sein de l EIBA (European Installation Bus Association). Le support est deux paires blindées, l une pour les données et l'alimentation, l'autre restant en réserve. Le topologie: principalement bus vitesse des données: 9600 bits/s. Gestion de système: intelligence décentralisée. HOMETRONIC R- BUS: mis au point par HONEYWELL. La composition: le système est constitué de composants Excel IRC dont 16 au maximum peuvent être connectés à un seul R-Bus ("Room Bus"). Ces segments R-Bus sont reliés par des routeurs à l Excel C-Bus (le C-bus est un TP sous forme d'une paire de fils normale servant de support de communication aux appareils Excel suivant le standard RS 485 ; Excel est un système de gestion d'immeuble modulaire et décentralise, dont certains appareils de gestion peuvent fonctionner avec le système Hometronic par l intermédiaire d'un logiciel adapté) auquel sont également connectés les appareils de gestion (dérivés de la gamme Excel). R-Bus: câble d installation ordinaire non blindé de 3x1,5 mm 2 pour les données et 1'alimentation. L alimentation: 24 VAC, max. 2 A. La topologie est bus. La vitesse des données: 1200 bits/s. La gestion de système est intelligence décentralise à gestion centrale. TOTAL HOME : développe par HONEYWELL comme système domotique domestique. Présente comme un ensemble pour Ies fonctions sécurité, confort thermique et commutation de charges électriques. Composé d'une armoire centrale à modem téléphonique, des thermostats (un par zone de température) reliés par bus spécial, des modules on/off sur réseau électrique (X-10). La gestion du système: gestion centraliste à commande décentralise par l intermédiaire des thermostats et des panneaux de commande à écran LCD. Le grande facilité d utilisation grâce aux scénarios (feature controls) présentés sous forme de menu: les scénarios permettent de placer la maison dans des états préprogrammés. ESPRIT-HS: l "Esprit Home Systems specification" permet l utilisation de deux types de TP, c.-à-d. les types 1 et 2. TP1: support: deux paires torsadées non blindées dans un seul câble, l une pour les données et l'autre pour l'alimentation, chaque conducteur mesurant 032 mm 2. La alimentation: 35 V DC, 1,5 A max. Le topologie est bus. La vitesse des données est 9600 bits/s. TP2 : le support: comme le TP1, mais à câble blindé. L alimentation est 35 V DC et 1,5 A max. La topologie est bus. La vitesse des données est 1,536 Mbits/s. CEBus: la spécification "Consumer Electronic Bus" (USA) reprend le TP sous la dénomination de 262

TPBus. HEB: les spécifications japonaises "Home Electronic Bus" reprennent également le TP. 3. Réseaux universels domotiques multi-supports. Sur le plan mondial, trois systèmes domotiques universels existent ou sont en préparation, soit: ESPRIT-HS, CEBus, HBS- HEB. Par universel, on entend qu'ils peuvent être utilises pour un large éventail de fonctions et de sous-fonctions, mais en même temps, cela signifie que leurs spécifications sont particulièrement complexes. L HBS-HEB japonais est le plus avance et est en usage. Les trois systèmes appliquent, en outre, le principe du système ouvert mentionne ci-avant. ESPRTT-HS: afin d'arriver à une standardisation européenne des "Home Systems" ou produits domotiques, le projet "EUREKA", qui a duré deux ans, démarra en 1984. Huit sociétés européennes de premier plan dans le domaine des applications electro-ménagères étaient concernées: Thorn-Emi, GEC, Mullard, Philips, Siemens, Electrolux, Zanussi et Thomson. Le but du projet était de fixer les exigences de base pour les protocoles de communication entre, d'une part, les différentes fonctions (sécurité, confort, gestion technique - environnement, télécom et audio-vidéo) et, d'autre part, les différents supports de transmission (TP, PL, CX, HF, IR, FO). Dans le cadre d'esprtt (European Strategic Programme for Research and Development of Information Technology), on créa également le PROJECT 2431: "Esprit Home Systems", qui dura également deux ans (1989-90) et dont les partenaires étaient: ABB, AEG, British Telecom, GEC, Legrand, Philips, Siemens, Thomson, Thorn, EMI, Zeltron. Le comité de direction du projet était présidé par Philips. L'Esprit Home Systems se situait dans le prolongement du projet EUREKA et avait comme but principal la rédaction de la "Home System Specification". CEBus est le pendant américain de ESPRTT-HS. Ici aussi, l utilisation des différents supports est admise et spécifiée: PLBus, WIBus (TP), CXBus, SRBus Cmfrarouge). HBS-HEB: au Japon, le système domotique HBS (Home Bus System) fut mis au point en 1983 par le KEC ("Kansai Electronic Industry Development Centre"). C est surtout sous l impulsion de l'eiaj ("Electronic Industries Association of Japan") que le HBS devint le standard industriel en 1988. Le HBS utilise le HEB ("Home Electronic Bus") comme réseau domotique. Le HEB est composé d'un maximum de 4 TP et 2 CX qui possèdent les caractéristiques suivantes:1 TP est utilisé pour les datagrammes (9600 bits/s), les 3 autres pour la communication vocale ou numérique; 1 CX est utilisé en mode grande largeur de bande tant pour les datagrammes (9600 bits/s) que pour audio-vidéo (10 canaux sur largeur de bande de 6 MHz) et la télévision à antenne collective (FM, VHF, UHF et satellite); l autre CX est réserve à la TVHD et à la télévision à antenne collective à 2 voies. Grâce à des gateways, on peut raccorder des sub-bus HEB, tels que P1 et ER pour la télécommande. Il existe également un S-HBS (Super-HBS) pour les immeubles à appartements multiples dont le support est le CX [2]. 4. Bus spécifiques. Audio-vidéo: D2B BEOLINK. Téléphonie: RNIS, OCTOPUS d'alcatel Bell. Tous ces systèmes réalisent à quelques nuances près l intégration des fonction suivantes un bâtiment: -régulation de température: régulation du chauffage ou contrôle de la climatisation de l air, le système apprend à déterminer le moment pour activer votre système de chauffage ou de climatisation de façon à obtenir la température souhaitée au moment voulu; -sécurité : anti-intrusion: des contacts protègent portes et fenêtres et des capteurs détectent tout mouvements à l intérieur ; incendie: des capteurs de fumée et de chaleur détectent rapidement tout début d'incendie et s'activent en présence de températures anormalement élevées ; urgences spéciales: la protection contre des incidents divers (fuites d'eau, tuyaux gelés, fuites de gaz,...) ; médicale: des secours peuvent être appelés sur simple pression d'une touche. Eclairage et appareils domestiques [1], [8]: - groupage et programmation, allumage et extinction automatique de façon groupée ou individuelle, de points d'éclairage 263

et appareils domestiques à l heure de votre choix. Toutes ces fonctions sont disponibles selon les systèmes au départ d'un clavier interactif, d'une centrale de gestion ou d'un téléphone à touches. 3. LA DOMOTIQUE COLLECTIVE Suite à l'appel d'offre lancé par les pouvoirs publics français en 1990 pour la mise a d une "Interface Domotique Collective" (IDC) des nouveaux systèmes domotique sont nés. Les différents systèmes offrent les services suivants: mieux gérer (gestion des charges, gestion technique des bâtiments), mieux vivre (maîtrise da confort, sécurité des partis privatives) et mieux communiquer (communication entre usagers, gestionnaires, éventuellement prestataires de services). Le groupement industriel Synforic (Alcatel, Hager, Tona et Maec) a mis au point un système d une unité centrale d'immeuble (IDI), reliée à des centrales spécialisées des et aux unité locales (IDL) situées dans chaque logement. Chaque élément du système possède une seule liaison avec les autres éléments et une intelligence locale. Il peut fonctionner de manière autonome s'il n'est pas connecté avec le reste du système. Ce qui fait le locataire n'a accès qu'aux informations les concernant sans possibilité d'intervenir sur celles voisins. Les industriels ont choisi le protocole EIBus pour le réseau d'immeuble. Les services offerts pour l occupant sont: consultation des températures intérieure et extérieure sur minitel; ouverture de la porte de l immeuble au moyen de l interphonie (avec poste téléphonique); alarme anti-intrusion par contact de porte; renvoi des alarmes et possibilité de gérer son chauffage et de surveiller ses charges. Les services offerts pour les parties communes: surveillance du système; contrôle d'accès au système par code spécifique et télésurveillance technique des parties communes. Les services offerts pour le gestionnaire sont: gestion par modem; gestion des changements de locataires; télésurveillance des lieux communs; lecture des températures; surveillance des seuils; historique de gestion des événements, appels et alarmes; correspondance avec les locataires; gestion des accusés de réception; télérelevé et répartition des charges des occupants ainsi que celles des parties communes. Le groupement industriel Chimène (Philips EGP, IT-COM, Merlin Gerin, Clemessys, Landis & Gyr, TDF-Cerbor, Pluricom, Elkron, CERDA) a mis au point un système qui utilise l antenne collective, il comporte: un boîtier de logement qui assure la gestion des fonctions domestiques internes (sonde de température, alarme intrusion,...); un boîtier des communs qui assure la gestion des parties communes (contrôle d'accès, alarmes techniques) et la gestion du portier; un boîtier de l immeuble qui assure la gestion de l immeuble et la communication avec le gestionnaire et éventuellement les prestataires de service via le réseau téléphonique commuté. Il assure d'autre part la communication avec les autres boîtiers du système. Les services offerts aux occupants sont: portier (portier audio, surveillance vidéo, contrôle d'accès du parking, des caves, des locaux techniques, portier vidéo, ) ; sécurité anti-intrusion; régulation de la température moyenne du logement ; estimation des consommations ; des "bornes d'information" permettent à tout occupant de prendre connaissance des messages issus da gestionnaire ; le système permet de recevoir sur les télévisions des locataires des messages généraux provenant du gestionnaire; sur le plan sécurité l occupant peut visualiser sur son téléviseur jusqu'à quatre points surveillés en permanence dans l immeuble (porte d'entrée, parking, aires de jeux, caves). Les services offerts au gestionnaire sont: alarme technique et surveillance; aide à la maintenance; répartition des charges ; le gestionnaire peut à tout moment calculer le solde des comptes d'un locataire; télé-sécurité, surveillance et assistance d'enfants, de personnes malades, âgées, etc.; système d'auto contrôle pour l équipement. La société SUD (Schlumberger Industries et Lyonnaise des Eaux Dumez) a mis au point le système TIPI. Le système permet de satisfaire les besoins spécifiques de 3 264

familles distinctes d'acteurs dans les immeubles collectifs: le gestionnaire, le résident et les prestataires de services. Les services destinés aux occupants sont: portier interactif (interphone); la télédistribution ; la télésécurité; la maintenance des appareils individuels de chauffage; l'assistance médicale; les aides de soins à domicile; le dépannage à domicile; régulation du chauffage des appartements; messagerie (écrite et vocale); le résident peut, par minitel, consulter à distance l état de son appartement, modifier des consignes, lire et adresser des messages; simulation de présence à l intérieur de l appartement. Les services destines au gestionnaire sont: l entretien et le contrôle des réseaux de fluides et d'énergie ; la télégestion des chaufferies collectives; le télérelevé des compteurs et le quittancement des consommations; la télésurveillance des équipements techniques (ascenseurs, ); la maintenance et la télémaintenance des équipements; sécurité contre le vol ou le vandalisme est assurée par un contrôle de l accès au bâtiment [7], [9]. Fig. 1. Architecture du système: B.C. Boîtier des communs; B.L. Boîtier de l immeuble ; P. Portier ; Ca. Contrôle d accès. Fig. 2. Architecture du système TIPI. 4. LES PROGRAMMES DE RECHERCHE EUROPEENS Réseau Sprint EX 003 "E-DOM" (Eurodomotique). L'objectif principal est d'établir grâce à une série de séminaires un niveau commun de connaissances entre les experts des diff6rents pays. Les thèmes abordés sont: l analyse comparative des Bus européens ; l ergonomie ; les méthodes d'installation ; la gestion de l'énergie ; les sous-ensembles de la maison (portes, fenêtres, ); les aspects de coûts. A la demande de la commission Européenne les partenaires de ce réseau prépare des prolongements spécifiques à ce projet 265

notamment: la préparation d un CD-ROM "Produits et Services en Europe"; solutions spécifiques qu'offrent la domotique pour les personnes âgées et/ou à mobilité réduite; les aspects économiques de la domotiques. Projet Pleiade - Task XIK AIE - Maison Basse Energie. Projet de démonstration d'une habitation basse énergie ou le contrôle de l environnement se fait par un système domotique. Le système EIB de Siemens a été choisi pour effectuer: la gestion de l'éclairage artificiel en fonction de l'éclairage naturel; la gestion du système de chauffage électrique; la gestion du système de ventilation; le contrôle des volets et protections solaires; la sécurité d'intrusion. 5. CONCLUSION Le processus de l introduction technologique se transforme, lentement mais sûrement vers un "Marché". L'évolution et les possibilités des technologies en télécommunications, de l audio-visuel, de l électronique et de l informatique se bousculent dans des produits "compatibles". Les fonctionnalités, les services offerts, le coût deviennent fonction des demandes des utilisateurs multiples diversifies. Les différents secteurs d activité économique - La Communauté, le bâtiment, les serveurs et opérateurs de réseau - se recherchent en «partenarial novateur» pour approcher ce marché, explosif des services. L'environnement mondial est favorable aux efforts de recherche sur les problèmes de sécurité, de gestion d'énergie, de formation continue, de télé-travail et des personnes âgées ou à mobilité réduite. La technologie domotique répond à un grand nombre de questions posées par ses défis de la société moderne. Bibliographie [1]. Brun M. et Porcher G., Conception et calcul des procédés de climatisation. Les Editions Parisiennes Chaud-Froid-Plomberie, 4 e Edition, 1999. [2]. Palenzuela D. et J.B. Hoffmann, Diffusion de l air en climatisation individuelle, COSTIC EDF. [3]. Popescu M.C., Utilisation des ordinateurs, Editura Universitaria, Craiova, 2004. [4]. Popescu M.C., Telecomunicaţii, Lucrări practice, Tipografia Universităţii Craiova, 2005. [5]. Popescu M.C., Installations de climatisation utilisées dans des enceintes avec des éliminations des nocivités, Raport de cercetare la Université Catholique de Louvain, între Architecture et Climat / Laboratoire d Electrotechnique et d Instrumentation, Belgique, 2000. [6]. Popescu M.C., Passive low energy innovative architectural design, Raport de cercetare între Architecture et Climat/Laboratoire d Electrotechnique et d Instrumentation de la Université Catholique de Louvain, Belgique, novembre, 2000. [7]. *** La régulation des installations frigorifiques en climatisation de bâtiments. Fascicule technique. [8]. *** Conception des installations de climatisation et de conditionnement d air. Tertiaire et Industrie. Collection des guides de l AICVF. Guide N 10. PYC Editions, 1999. [9]. *** Carrier Formation: Description des installations les plus courantes, Technique de la climatisation individuelle, Carrier S.A., 1995. 266