Projet «Infrastructure logicielle pour Bâtiment Intelligent» Cahier des charges Equipe 3 : Laurent Alépée Fabian Bouchy Huong Huyunh Xavier Martin Nathalie Mibord Valério Postiglione Maxime Rochemir Charlotte Trotta Joao Zeni
Plan 1. Introduction au problème posé 2. Expression fonctionnelle du besoin 2.1. Contrôle et monitoring des lumières 2.2. Gestion du réveil 2.3. Media center 2.4. Surveillance à distance 2.5. Balisage 2.6. Gestion de la température 3. Contraintes de développement matériel 4. Solution proposée pour répondre au besoin 4.1. Une solution unifiée 4.2. Interfaces utilisateurs variées 4.3. Simulation d une intelligence artificielle 5. Fonctionnalités d une maison pièce par pièce 5.1. Plan de la maison 5.2. Inventaire des fonctionnalités Cahier des charges 13/01/2014 2
1. Introduction au problème posé L objectif de ce projet est de concevoir une structure technologique pour équiper un appartement ou une maison dans le cadre d un projet de bâtiment intelligent. L intégration de technologies à un bâtiment a pour but de faciliter la vie de ses habitants, de garantir leur sécurité et d apporter un petit plus à leur habitat. Notre vision d un bâtiment intelligent est celle d un bâtiment qui se laisse piloter en restant discret. Nous porterons l accent sur la simplicité et la multitude des interfaces offertes aux utilisateurs. 2. Expression fonctionnelle du besoin 2.1. Contrôle et monitoring des lumières Toutes les lumières (leds simples) sont reliées à un arduino. Un second arduino gère le fonctionnement d une lumière particulière (dans la chambre) dont on peut faire varier à la fois la couleur et l intensité (led RGB). Nous disposerons d un tableau de bord dans OpenHAB (interface Web) spécifiant l état de de chaque lumière de la maison. Il sera alors aussi possible de commander l'allumage (resp. l extinction) de chacune des lumières présentes dans la maison. 2.1.1 Extinction des lumières L extinction de la lumière de la chambre peut se faire automatiquement si l heure du coucher a été configurée sur le calendrier Google : Cahier des charges 13/01/2014 3
Une extension possible serait d ajouter un système de contrôle parental. Les parents pourraient ainsi choisir à quelle heure les lumières des chambres des enfants s éteindraient. 2.2. Gestion du réveil L utilisateur pourra programmer son réveil, via l utilisation du calendrier Google. En plus de cette programmation journalière, il est prévu de ne déclencher le réveil que si l utilisateur est dans son lit au moment du déclenchement du réveil. Pour se faire, un capteur de pression est présent dans le lit. Ainsi si l utilisateur avait programmé son réveil et qu il est bien dans son lit à l heure programmée, le réveil (musique) sonne et la lumière (variateur de couleurs) s allume progressivement. L arrêt de la musique et de la lumière n est réalisé que lorsque l utilisateur se lève du lit. Ci-dessous une explication schématique de ce fonctionnement: Cahier des charges 13/01/2014 4
2.3. Media center Il permet de gérer l ambiance musicale. L utilisateur peut commander la lecture, l arrêt et le changement de radio. 2.4. Surveillance à distance Lorsque le mode surveillance à distance est activé, la détection d un mouvement devant la porte d entrée envoie une notification à l utilisateur. Ce dernier est notifié par e-mail; cet e-mail contiendra la dernière photo prise par la webcam ainsi qu un lien vers le streaming de la vidéo. Une extension envisageable serait de pouvoir communiquer avec le visiteur au travers d un combo micro / haut-parleur installé sur la porte. La porte d entrée sera ainsi équipée d une webcam directement reliée au Raspberry Pi. Cahier des charges 13/01/2014 5
2.5. Balisage Un scénario sera configuré par défaut pour éclairer le chemin de la chambre vers les toilettes en pleine nuit. Un capteur de pression sera installé sur le lit et déclenchera le scénario dès qu il détectera que l utilisateur est sorti du lit (s il fait nuit). Deux capteurs infrarouges signaleront la position de l utilisateur dans le couloir. Ci-dessous le schéma détaillant le fonctionnement du balisage : Cahier des charges 13/01/2014 6
Une extension possible serait d identifier dans quelle pièce est présent l utilisateur et d enregistrer tous les chemins possibles (d une pièce à une autre). Cela donnerait la possibilité Cahier des charges 13/01/2014 7
à l utilisateur d éclairer son chemin vers la pièce de son choix, par une simple requête au système. 2.6. Gestion de la température Chaque pièce sera équipée d un capteur de température (enocean), et de capteurs de présence (infrarouge, ultrason). Avant chaque action, on vérifiera qu il y ait une personne présente dans la pièce grâce aux capteurs de présence. Des valeurs de référence permettront de contrôler l activation du chauffage/climatisation en fonction des valeurs mesurées. D autre part, si une fenêtre est ouverte, le chauffage est automatiquement coupé. Les capteurs de présence seront reliés à un arduino, et les capteurs enocean seront directement connectés au serveur OpenHAB (Raspberry). Le fonctionnement actuellement mis en place est décrit dans le schéma ci-dessous: Cahier des charges 13/01/2014 8
3. Contraintes de développement matériel Pour la réalisation de ce projet, le matériel suivant sera utilisé: - Arduino - capteur de pression - capteur ultrason - capteur infrarouge - Caméra D-link DCS-5222L - Raspberry - Téléphone - Kit EnOceanESK 300 - leds 4. Solution proposée pour répondre au besoin L architecture globale du projet est la suivante : Cahier des charges 13/01/2014 9
4.1. Une solution unifiée Notre approche considère les éléments du bâtiment piloté comme les composants d un seul et même système. Les lumières, les portes, les capteurs, etc.. n ont pas ou très peu d intelligence embarquée. Ils sont connectés à une application centrale (tournant sur le Raspberry Pi fourni) qui se charge de prendre une décision et d initier la réponse matérielle appropriée. Cette approche nous permet d une part de donner à l utilisateur un contrôle complet à distance, et d autre part de créer des interactions riches comme une commande allumer toutes les lumières au réveil de l utilisateur 1. Si le composant lumière était disjoint du reste du système et ne réagissait qu à un capteur de pression ou de présence, ce type de scénario serait difficilement envisageable. 4.2. Interfaces utilisateur variées Une ou plusieurs interfaces claires, accessibles et adaptées à chaque situation font la différence entre un simple gadget et une nouvelle manière d envisager son espace de vie. Nous nous orientons vers deux interfaces accessibles en parallèle : Une interface web (accessible via portable, tablette, ordinateur) Une interface vocale 4.3. Simulation d une intelligence artificielle Cette fonctionnalité va main dans la main avec l interface vocale. A travers un composant de synthèse vocale l application pourra, dans une certaine mesure, communiquer avec l utilisateur. Notre objectif n est pas de créer une intelligence capable de tenir une conversation poussée, mais d offrir une réponse audio à l utilisateur pour confirmer la prise en compte de sa commande vocale. L effet escompté est de rendre l interaction plaisante. Il sera ainsi possible, par de simples commandes vocales, d ordonner différentes actions : comme par exemple, l allumage ou l extinction de toutes les lumières, l allumage de la radio, etc. Cahier des charges 13/01/2014 10
5. Fonctionnalités d une maison pièce par pièce 5.1. Plan de la maison 5.2. Inventaire des fonctionnalités offertes par l interface web 5.2.1. Salon - Allumer/éteindre lumière plafond - Allumer/éteindre applique lumineuse - Allumer/éteindre chauffage (*) - Ouvrir/fermer volet (*) - Afficher la température - Afficher l état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*) - Détecter présence (*) 5.2.2. Cuisine - Allumer/éteindre lumière plafond - Allumer/éteindre lumière hotte - Allumer/éteindre chauffage (*) - Ouvrir/fermer volet (*) - Afficher la température - Afficher l état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*) Cahier des charges 13/01/2014 11
- Détecter présence (*) 5.2.3. Chambre - Allumer/éteindre lumière plafond - Allumer/éteindre lampe chevet - Allumer/éteindre/changer couleur, intensité lampe RGB - Allumer/éteindre chauffage (*) - Ouvrir/fermer volet (*) - Afficher température - Afficher l état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*) - Détecter présence dans le lit 5.2.4. Couloir - Allumer/éteindre lumière plafond - Allumer/éteindre lumière au sol zone 1 - Allumer/éteindre lumière au sol zone 2 - Allumer/éteindre chauffage (*) - Afficher état porte (ouverte/fermée) (*) - Détecter présence zone 1 - Détecter présence zone 2 5.2.5. Toilettes - Allumer/éteindre applique lumineuse - Allumer/éteindre lumière au sol - Détecter présence 5.2.6. Salle de bain - Allumer/éteindre lumière plafond - Allumer/éteindre lumière du miroir - Allumer/éteindre chauffage (*) Cahier des charges 13/01/2014 12
- Ouvrir/fermer volet (*) - Afficher température - Afficher état de la fenêtre (ouverte/fermée) (*) - Détecter présence (*) 5.2.7. Autres - Allumer/éteindre la radio : choix possible parmi classique, jazz, hit, rock, lounge. - Afficher la température moyenne de la maison - Activer/désactiver le contrôle de surveillance (*) : Simulation sur OpenHab seulement : ces fonctionnalités sont prévues sur l interface, mais non réalisées sur la maquette; elles ont toutefois été prises en compte dans l élaboration des différents scénarios. Cahier des charges 13/01/2014 13